Tabel cu capacități termice specifice

De la testwiki
Sari la navigare Sari la căutare

{{#invoke:Sidebar |collapsible | bodyclass = plainlist | titlestyle = padding-bottom:0.3em;border-bottom:1px solid #aaa; | title = Termodinamică | imagestyle = display:block;margin:0.3em 0 0.4em; | image = | caption = Schema unei mașini termice Carnot | listtitlestyle = text-align:center; | expanded = material

| list1name = ramuri | list1title = Ramuri | list1 = Format:Flatlist

Format:Endflatlist

| list2name = principii | list2title = Principii | list2 = Format:Flatlist

Format:Endflatlist

| list3name = sisteme | list3title = Sisteme | list3 = Format:Flatlist

Format:Endflatlist 

Format:Sidebar

| list4name = proprietăți | list4title = Propertăți ale sistemelor

| list4 =

Notă: Parametri conjugați cu italice
Format:Sidebar

| list5name = material | list5title = Proprietăți ale materialelor | list5 =

Capacitate termică masică  c=
T∂S
N∂T
Coeficient de compresibilitate  β=−
1∂V
V∂p
Coeficient de dilatare volumică  α=
1∂V
V∂T


| list6name = ecuații | list6title = Ecuații | list6 = Format:Flatlist

Format:Endflatlist Format:Flatlist

Format:Endflatlist

| list7name = potențiale | list7title = Potențiale | list7 = Format:Unbulleted list Format:Flatlist

Format:Endflatlist

| list8name = istorie | list8title = Format:Hlist | list8 = 

Format:Sidebar

| list9name = personalități | list9title = Personalități | list9 = Format:Flatlist

Format:Endflatlist | below =

}}

În expresia capacitate termică specifică prin termenul specifică se înțelege capacitatea termică a unei unități dintr-un material. Unitatea poate fi masică, volumică, molară sau alte unități. Datorită ambiguității, în loc de termenul capacitate termică specifică se preferă termenii capacitate termică masică,[1] capacitate termică volumică,[1][2] capacitate termică molară,[1][3] respectiv altă denumire care precizează sensul expresiei.

În lipsa altor precizări, prin capacitatea termică specifică se înțelege capacitate termică masică, a cărei unitate de măsură în sistemul internațional de unități (SI) este J/kg K. Capacitatea termică masică este mărimea folosită uzual în tehnică.[1]

Capacitatea termică volumică este raportul dintre capacitate termică și unitatea de volum.[1] Unitatea de măsură în SI este J/m3 K.[2] Capacitatea termică volumică Format:Mvar (a nu se confunda cu capacitatea termică masică la volum constant, Format:Mvar) este mărimea folosită uzual în construcții. Relația dintre capacitatea termică volumică și cea masică este:[1]

CV=ρc

unde ρ este densitatea substanței, iar Format:Mvar este capacitatea termică masică. Cel puțin pentru solide, capacitatea termică volumică este în jurul valorii de 3 MJ/m3 K:[4]

ρcp≃3 MJ/m3 K

Capacitatea termică molară este raportul dintre capacitate termică și unitatea de substanță. Unitatea de măsură în SI este J/mol K.[1][3] Capacitatea termică molară este mărimea folosită uzual în chimie. Relația dintre capacitatea termică molară și cea masică este:[1]

CM=Mc

unde Format:Mvar este masa molară a substanței, iar Format:Mvar este capacitatea termică masică.

Solidele și lichidele sunt practic incompresibile. Ca urmare, capacitatea lor termică nu depinde practic de presiune, fiind aceeași indiferent de condițiile de presiune în care se face determinarea. Gazele sunt compresibile, motiv pentru care se definesc capacitatea termică masică la presiune constantă, Format:Mvar, respectiv la volum constant, Format:Mvar. Acestea sunt legate între ele prin relația lui Mayer:

cp−cV=R/M

unde Format:Mvar este constanta universală a gazului ideal, în J/mol K. Deci este suficientă determinarea uneia dintre capacitățile termice, uzual (mai comodă) determinarea capacității termice la volum constant. De reținut că valorile molare deosebit de mari pentru parafină, benzină, apă și amoniac, rezultă din calcularea capacităților termice molare în funcție de masa molară a moleculelor lor. Dacă capacitatea termică molară este exprimată pe mol de atomi din aceste substanțe, niciuna dintre valorile la volum constant nu depășește mult limita Dulong–Petit teoretică de 25 J/mol K = 3 Format:Mvar pe mol de atomi. De exemplu, parafina are molecule foarte mari, prin urmare o capacitate termică molară mare, dar ca substanță nu are o capacitate termică remarcabilă, care este doar 1,41 Format:Mvar per mol de atomi, sau mai puțin de jumătate decât majoritatea solidelor, în funcție de capacitate termică per atom. Limita Dulong–Petit explică, de asemenea, de ce substanțele dense, cum ar fi plumbul, care au atomi foarte grei, au o capacitate termică foarte mică. În ultima coloană a tabelului următor, abaterile majore ale solidelor de la valoarea preconizată de legea Dulong–Petit, de 3 Format:Mvar la temperaturi normale, se datorează de obicei greutății atomice mici plus forței mari de legătură (ca în diamant), care determină unele moduri de vibrație să aibă prea multă energie pentru a mai putea a stoca energia termică la temperatura măsurată. Pentru gaze, abaterea de la 3 Format:Mvar pe mol de atomi se datorează, în general, la doi factori:

  • eșecul la moleculele de gaz de a fi excitate la temperatura camerei datorită modurilor de vibrație cu distanță cuantică mai mare, și
  • pierderea gradului de libertate a energiei potențiale la moleculele mici de gaz deoarece majoritatea atomilor lor nu sunt legați compact în spațiu de alți atomi, așa cum se întâmplă în multe solide.

Capacitatea termică specifică depinde de temperatură, iar la gaze și de presiune. Dacă nu se specifică altfel, valorile din tabelul următor sunt în condiții astandard (25Format:Te, 100 kPa). Pentru alte temperaturi și presiuni valorile se obțin din tabele sau recalculează cu relații care se găsesc în literatura de sprecialitate.[5]

Tabel cu capacități termice specifice ale elementelor. Valorile minime și maxime deosebite sunt colorate maro.
Substanță Fază Masă
molară 		Capacitate termică masică la presiune constantă A
cp
kJ/kg K 		Capacitate termică molară,
CM,p și CM,V
J/mol K 		Capacitate termică volumică la presiune constantă
CV,p
kJ/m3 K 		Capacitate termică molară pe atom la volum constant A
CM,ma
1/mol-atom
la p const. la V const.
Actiniu solid 227[5] 0,120 27,20[6] 3,27 R
Aluminiu solid 26,98[5] 0,897 24,20[5] 2422 2,91 R
Americiu solid 243[5] 0,106 25,86[6] 3,11 R
Argint solid 107,87[5] 0,231 25,35[6] 2440 3,05 R
Argon gaz 39,95[5] 0,522 20,834[5] 12,479[5] 2,50 R
Arsen solid 74,92[5] 0,329 24,64[6] 1878 2,96 R
Astatin solid 210[5] N/A
Aur solid 196,97[5] 0,129 25,42[6] 2492 3,06 R
Azot (N2) gaz 28,01[5] 1,040 29,171[5] 20,818[5] 1,75 R
Bariu solid 137,33[5] 0,205 28,10[5] 3,38 R
Beriliu solid 9,012[5] 1,816 16,37[5] 3,367 1,97 R
Berkeliu solid 247[5] N/A
Bismut solid 208,98[5] 0,123 25,52[6] 1200 3,07 R
Bohriu solid 272[5] N/A
Bor solid 10,81[5] 1,037 11,21[5] 1,35 R
Brom gaz 79,90[5] 0,260 20,79[5] 2,50 R
Cadmiu solid 112,41[5] 0,231 25,98[6] 2000 3,12 R
Calciu solid 40,08[5] 0,467 25,95[5] 3,12 R
Californiu solid 251[5] N/A
Carbon
(Diamant)		 solid 12,01[5] 0,547 6,57[5] 1782 0,79 R
Carbon
(Grafit)		 solid 12,01[5] 0,685[5] 8,23[5] 1534 0,99 R
Ceriu solid 140,12[5] 0,192 26,94[6] 3,24 R
Cesiu solid 132,91[5] 0,242 32,23[5] 3,88 R
Clor (Cl2) gaz 70,91[5] 0,479 33,94[5] 2,04 R
Cobalt solid 58,93[5] 0,421 24,80[5] 2,98 R
Crom solid 52,00[5] 0,451 23,43[5] 3210 2,82 R
Cupru solid 63,55[5] 0,517 32,84[5] 3450 3,95 R
Curiu solid 247[5] 0,112 27,70[6] 3,33 R
Darmstadtiu solid 267[5] N/A
Disprosiu solid 162,50[5] 0,173 28,16[6] 3,39 R
Dubniu solid 268[5] N/A
Erbiu solid 167,26[5] 0,168 28,12[6] 3,38 R
Einsteiniu solid 252[5] N/A
Europiu solid 151,96[5] 0,182 27,66[6] 3,33 R
Fermiu solid 257[5] N/A
Fier solid 55,84[5] 0,449 25,09[5] 3537 3,02 R
Fluor (F2) gaz 38,00[5] 0,825 31,336[5] 22,988[5] 1,88 R
Fosfor solid 30,97[5] 0,684 21,19[5] 2,55 R
Franciu solid 223[5] 0,142 31,70[6] 3,81 R
Gadoliniu solid 157,25[5] 0,172 27,03[6] 3,25 R
Galiu solid 69,72[5] 0,373 26,03[5] 3,13 R
Germaniu solid 72,64[5] 0,322 23,36[6] 2,81 R
Hafniu solid 178,49[5] 0,144 25,70[5] 3,09 R
Hassiu solid 270[5] N/A
Heliu gaz 4,003[5] 5,193 20,786[5] 12,473[5] 2,50 R
Hidrogen (H2) gaz 2,016[5] 14,31 28,840[5] 20,521[5] 1,73 R
Holmiu solid 164,93[5] 0,165 27,15[6] 3,27 R
Indiu solid 114,82[5] 0,233 26,74[6] 3,22 R
Iod (I2) solid 253,81[5] 0,214 54,43[5] 3,27 R
Iridiu solid 192,2[5] 0,131 25,10[6] 3,02 R
Kripton gaz 83,80[5] 0,248 20,79[5] 2,50 R
Lantan solid 138,91[5] 0,195 27,11[6] 3,26 R
Lawrenciu solid 262[5] N/A
Litiu solid 6,941[5] 3,552 24,65[5] 1912 2,96 R
Litiu la 180 °C solid 6,941[5] 4,233[7] 29,39 A 3,53 R
Litiu la 181 °C lichid 6,941[5] 4,379[5][7] 30,39[5] 2242 3,66 R
Lutețiu solid 174,97[5] 0,154 26,86[6] 3,23 R
Magneziu solid 24,31[5] 1,022 24,85[5] 1773 2,99 R
Mangan solid 54,94[5] 0,478 26,26[5] 3,16 R
Meitneriu solid 276[5] N/A
Mendeleeviu solid 258[5] N/A
Mercur lichid 200,59[5] 0,1395 27,98[6] 1888 3,37 R
Molibden solid 95,96[5] 0,249 23,91[5] 2,88 R
Neodim solid 144,24[5] 0,190 27,45[6] 3,30 R
Neon gaz 20,18[5] 1,030 20,791[5] 12,473[5] 2,50 R
Neptuniu solid 237[5] 0,125 29,62[6] 3,56 R
Nichel solid 58,69[5] 0,442 25,97[5] 3,12 R
Niobiu solid 92,91[5] 0,266 24,75[5] 2,98 R
Nobeliu solid 259[5] N/A
Osmiu solid 190,23[5] 0,130 24,70[6] 2,97 R
Oxigen gaz 32,00[5] 0,920 29,43[5] 21,07[5] 1,77 R
Oganesson solid 294[5] N/A
Paladiu solid 106,42[5] 0,244 25,98[6] 3,12 R
Platină solid 195,08[5] 0,133 25,86[6] 3,11 R
Plumb solid 207,2[5] 0,130 26,84[5] 1440 3,23 R
Plutoniu solid 244[5] 0,134 32,80[6] 3,94 R
Poloniu solid 209[5] 0,123 25,75[6] 3,10 R
Potasiu solid 39,10[5] 0,756 29,57[5] 3,56 R
Praseodim solid 140,91[5] 0,193 27,20[6] 3,27 R
Promețiu solid 145[5] 0,185 26,81[6] 3,22 R
Protactiniu solid 231,04[5] 0,118 27,20[6] 3,27 R
Radiu solid 226[5] 0,114 25,76[6] 3,10 R
Radon gaz 222[5] 0,094 20,79[5] 2,50 R
Reniu solid 186,21[5] 0,137 25,48[6] 3,06 R
Rodiu solid 102,91[5] 0,243 24,98[6] 3,00 R
Rubidiu solid 85,47[5] 0,363 31,03[5] 3,73 R
Ruteniu solid 101,07[5] 0,238 24,06[6] 2,89 R
Rutherfordiu solid 265[5] N/A
Samariu solid 150,36[5] 0,196 29,54[6] 3,55 R
Scandiu solid 44,96[5] 0,568 25,52[6] 3,07 R
Seaborgiu solid 271[5] N/A
Seleniu solid 78,96[5] 0,321 25,36[6] 3,05 R
Siliciu solid 28,09[5] 0,712 19,99[5] 2,40 R
Sodiu solid 22,99[5] 1,224 28,15[5] 1190 3,39 R
Staniu solid 118,71[5] 0,227 26,99[6] 1659 3,26 R
Stibiu solid 121,76[5] 0,207 25,23[6] 1386 3,03 R
Stronțiu solid 87,62[5] 0,306 26,79[5] 3,22 R
Sulf solid 32,06[5] 0,708 22,70[5] 2,23 R
Tantal solid 180,95[5] 0,140 25,30[5] 3,04 R
Taliu solid 204,38[5] 0,129 26,32[6] 3,17 R
Technețiu solid 98[5] 0,264 25,88[6] 3,11 R
Telur solid 127,60[5] 0,202 25,73[6] 3,09 R
Terbiu solid 158,93[5] 0,182 28,91[6] 3,48 R
Titan solid 47,87[5] 0,527 25,23[5] 2638,4 3,03 R
Toriu solid 232,04[5] 0,118 27,32[6] 3,29 R
Tuliu solid 168,93[5] 0,160 27,03[6] 3,25 R
Uraniu solid 238,03[5] 0,116 27,66 2216 3,33 R
Vanadiu solid 50,94[5] 0,490 24,94[5] 3,00 R
Wolfram solid 183,84[5] 0,132 24,31[5] 2580 2,98 R
Xenon solid 131,29[5] 0,158 20,79[5] 2,50 R
Yterbiu solid 173,05[5] 0,155 26,74[6] 3,22 R
Ytriu solid 88,91[5] 0,298 26,53[6] 3,19 R
Zinc solid 65,38[5] 0,388 25,39[5] 2760 3,03 R
Zirconiu solid 91,22[5] 0,276 25,19[5] 3,03 R
A Valori calculate
Tabel cu capacități termice specifice ale unor compuși. Valorile minime și maxime deosebite sunt colorate maro.
Substanță Fază Masă
molară 		Capacitate termică masică la p = const. A
cp
J/g K 		Capacitate termică molară,
CM,p și CM,V
J/mol K 		Densitate
ρ
kg/m3 		Capacitate termică volumică la p = const. A
CV,p
kJ/m3 K
la p const. la V const.
Aer (uscat) gaz 28,96[8] 1,006[9] 29,14[9] 20,78[9] 1,225 1,297
Format:Nowrap gaz 28,84 1,012 29,19 20,85 1,20 1,21
Amoniac lichid 17,03[5] 2,162 36,822[5] 27,974[5] 694[5] 1501
Apă la −10 °C (gheață) solid 18,015[5] 2,048[10] 36,9[10] 917 1878
Apă la 25 °C lichid 18,015[5] 4,1814 75,328[5] 74,359[5] 997[5] 4169
Apă la 99,6 ° (la saturație) lichid 18,015[5] 4,215 75,938[5] 67,921[5] 959[5] 4041
Apă la 99,6 °C (abur saturat) gaz 18,015[5] 2,078 37,444[5] 28,010[5] 0,590[5] 1,227
Dioxid de carbon CO2 gaz 44,01[5] 0,851 37,442[5] 28,935[5] 1,784[5] 1,518
Dioxid de siliciu (cuarț) solid 60,08[5] 0,742 44,57[5] 2650 1966
Etanol lichid 46,07[5] 2,440 112,4[5] 789,4 1926
Granit solid 0,790[11] 2750 2170
Hidrogen sulfurat H2S gaz 34,08[5] 1,014 34,552[5] 25,963[5] 1,385[5] 1,404
Metan gaz 16,04[5] 2,222 35,64[5] 27,41[5] 0,647[5] 1,438
Metanol lichid 32,04[5] 2,535 81,21[5] 67,53[5] 765,9[5] 1942
Octan (benzină) lichid 114,23[5] 2,228 254,46[5] 204,14[5] 698,6[5] 1556
Oțel carbon solid 55,4 0,466[12] ... 0,49[11] ≈7850 ≈3750
Sare Format:Nowrap lichid 1,560[11] 1,680[11] 2620
Țesut animal (incl. uman) amestec 3,5[13] 3700 D[13]
A Valori calculate
B Se admite altitudinea de 194 de metri deasupra nivelului mării (media mondială a altitudinii zonelor populate), temperatura în interior de 23 °C, punct de rouă la 9 °C (40,85% umiditate relativă) și presiunea corectată altimetric față de cea de la nivelul mării, de 760 mmHg (conținut molar de uniditate = 1,16 %).
C 50 % KNO3, 40 % NaNO2, 7 % NaNO3, masic la 142–540 °C.
D Obținut prin calcul, pentru țesuturi bogate în apă, cum ar fi creierul. Media țesuturilor mamiferelor este c. 2,9 J/cm3 K[14]

Capacitatea termică masică pentru materiale de construcții

Capacitatea termică masică
pentru materiale de construcții
Substanță Fază cp
J/kg K
Apă lichid 4181,4[5]
Asfalt solid 1800[15]
Beton solid 840[16] ... 0,92[11]
Cărămidă solid 800[17] ... 0,92[11]
Gips solid 1000[17] ... 1,09[11]
Granit solid 790[11]
Lemn solid 1700 (1200[17] ... 2800[11])
Marmură, mica solid 880[11]
Nisip solid 800[11] ... 1000[18]
Sol uscat solid 800[11]
Sticlă, silice solid 840[19]
Sticlă, crown solid 670[19]
Sticlă, flint solid 503[19]
Sticlă, borosilicat solid 753[19]
Vată de sticlă solid 840[11]

Corpul uman

Capacitatea termică masică a corpului uman calculată din valorile măsurate ale țesuturilor individuale este de 2980 J/kg K. Acesta este cu 17 % mai mică decât aceea mai mare larg utilizată anterior, de 3470 J/kg K. Contribuția mușchilor la capacitatea termică a corpului este de aproximativ 47 %, iar contribuția grăsimii și a pielii este de aproximativ 24 %. Capacitatea termică masică a țesuturilor variază de la ~700 J/kg K pentru dinte (smalț) până la 4200 J/kg K pentru ochi (sclerotică).[20]

Note

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Bazil Popa și colab. Manualul inginerului termotehnician, vol. 1, București: Editura Tehnică, 1986, p. 78
  2. ↑ 2,0 2,1 Ministrul dezvoltării, lucrărilor publice și administrației, Metodologie de calcul al performanței energetice a clădirilor, Indicativ Mc 001-2022, Monitorul Oficial al României, nr. 46 bis din 17 ianuarie 2023, accesat 2025-01-09, p. 101
  3. ↑ 3,0 3,1 Guvernul României, Ordonanța nr. 20 din 21 august 1992 privind activitatea de metrologie, Monitorul Oficial al României, nr. 212 din 28 august 1992
  4. ↑ Format:En icon Ashby, Shercliff, Cebon, Materials, Cambridge University Press, Chapter 12: Atoms in vibration: material and heat
  5. ↑ 5,000 5,001 5,002 5,003 5,004 5,005 5,006 5,007 5,008 5,009 5,010 5,011 5,012 5,013 5,014 5,015 5,016 5,017 5,018 5,019 5,020 5,021 5,022 5,023 5,024 5,025 5,026 5,027 5,028 5,029 5,030 5,031 5,032 5,033 5,034 5,035 5,036 5,037 5,038 5,039 5,040 5,041 5,042 5,043 5,044 5,045 5,046 5,047 5,048 5,049 5,050 5,051 5,052 5,053 5,054 5,055 5,056 5,057 5,058 5,059 5,060 5,061 5,062 5,063 5,064 5,065 5,066 5,067 5,068 5,069 5,070 5,071 5,072 5,073 5,074 5,075 5,076 5,077 5,078 5,079 5,080 5,081 5,082 5,083 5,084 5,085 5,086 5,087 5,088 5,089 5,090 5,091 5,092 5,093 5,094 5,095 5,096 5,097 5,098 5,099 5,100 5,101 5,102 5,103 5,104 5,105 5,106 5,107 5,108 5,109 5,110 5,111 5,112 5,113 5,114 5,115 5,116 5,117 5,118 5,119 5,120 5,121 5,122 5,123 5,124 5,125 5,126 5,127 5,128 5,129 5,130 5,131 5,132 5,133 5,134 5,135 5,136 5,137 5,138 5,139 5,140 5,141 5,142 5,143 5,144 5,145 5,146 5,147 5,148 5,149 5,150 5,151 5,152 5,153 5,154 5,155 5,156 5,157 5,158 5,159 5,160 5,161 5,162 5,163 5,164 5,165 5,166 5,167 5,168 5,169 5,170 5,171 5,172 5,173 5,174 5,175 5,176 5,177 5,178 5,179 5,180 5,181 5,182 5,183 5,184 5,185 5,186 5,187 5,188 5,189 5,190 5,191 5,192 5,193 5,194 5,195 5,196 5,197 5,198 5,199 5,200 5,201 5,202 5,203 5,204 5,205 5,206 5,207 5,208 5,209 5,210 5,211 5,212 5,213 Format:En icon NIST, NIST Chemistry WebBook, SRD 69, webbook.nist.gov, accesat 2025-01-10
  6. ↑ 6,00 6,01 6,02 6,03 6,04 6,05 6,06 6,07 6,08 6,09 6,10 6,11 6,12 6,13 6,14 6,15 6,16 6,17 6,18 6,19 6,20 6,21 6,22 6,23 6,24 6,25 6,26 6,27 6,28 6,29 6,30 6,31 6,32 6,33 6,34 6,35 6,36 6,37 6,38 6,39 6,40 6,41 6,42 6,43 6,44 6,45 6,46 6,47 Format:En icon Format:Cite book
  7. ↑ 7,0 7,1 Format:En icon Format:Cite web
  8. ↑ Format:En icon Format:Cite journal
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 Format:En icon Air - Specific Heat vs. Temperature at Constant Pressure, engineeringtoolbox.com, accesat 2025-01-10
  10. ↑ 10,0 10,1 Format:En icon Format:Cite web
  11. ↑ 11,00 11,01 11,02 11,03 11,04 11,05 11,06 11,07 11,08 11,09 11,10 11,11 11,12 Format:En icon Format:Cite web
  12. ↑ Format:En icon Heat Capacities for Some Select Substances, gchem.cm.utexas.edu, accesat 2025-01-11
  13. ↑ 13,0 13,1 Format:En icon Format:Cite book
  14. ↑ Format:En icon Format:Cite journal
  15. ↑ Format:En icon Hubert Eschrich, Properties and Long-Term Behaviour of Bitumen and Radioactive Waste-Bitumen Mixtures, Eurochemic, Mol, Oct. 1980, accesat 2025-01-11
  16. ↑ Format:En icon CMHA, Heat Capacity (HC) Values for Concrete Masonry Walls, masonryandhardscapes.org, accesat 2025-01-11
  17. ↑ 17,0 17,1 17,2 Format:En icon Thermal mass, greenspec.co.uk, accesat 2025-01-11
  18. ↑ Format:En icon The specific heat capacity (a) and thermal conductivity (b) of sand at different temperatures, researchgate.net, accesat 2025-01-11
  19. ↑ 19,0 19,1 19,2 19,3 Format:En icon Thermal Mass for Heat Storage, chem.libretexts.org, accesat 2025-01-11
  20. ↑ Format:En icon Format:Cite journal

Vezi și

Format:Portal

Adus de la „https://ro.wiki.beta.math.wmflabs.org/w/index.php?title=Tabel_cu_capacități_termice_specifice&oldid=3501”