§ 11. Удельная теплоёмкость

Разные вещества при одинаковой массе требуют разного количества энергии для одинакового повышения температуры. Это различие описывает удельная теплоёмкость, обозначаемая буквой c. Она показывает, какое количество теплоты необходимо передать одному килограмму вещества, чтобы повысить его температуру на один градус Цельсия. При этом подразумевается отсутствие изменения агрегатного состояния. Значение характеристики зависит от вещества и может зависеть от температуры и физических условий.

Единица удельной теплоёмкости — джоуль на килограмм и градус Цельсия. Для воды в школьных расчётах обычно используют значение 4200 Дж/(кг·°C). Это означает, что нагревание одного килограмма воды на один градус требует примерно 4200 джоулей. Если массу увеличить вдвое, при том же изменении температуры потребуется вдвое больше энергии. Если увеличить только температурный интервал, изменится соответствующее количество теплоты, но не сама табличная характеристика.

Высокая теплоёмкость воды объясняет многие привычные явления. Вода способна получить или отдать значительную энергию при сравнительно небольшом изменении температуры. Поэтому её используют как теплоноситель в отоплении, а большие водоёмы смягчают колебания температуры побережий. Однако высокая теплоёмкость не означает высокую теплопроводность: первая характеристика относится к запасанию энергии при нагревании, а вторая — к скорости и механизму её передачи через вещество.

Для одного вещества в разных агрегатных состояниях теплоёмкость может различаться. Например, лёд и жидкая вода имеют разные табличные значения, хотя состоят из одинаковых молекул. При выборе величины в задаче нужно определить состояние вещества и внимательно прочитать единицы таблицы. Удельную теплоёмкость не следует путать с теплоёмкостью целого тела: последняя зависит ещё и от массы. Поэтому маленький и большой куски одного металла имеют одинаковое c, но разные теплоёмкости.