Удельная теплоёмкость воды: 4184 Дж/(кг·К) при комнатной температуре. Калькулятор Q = c·m·ΔT для нагрева или охлаждения любого количества воды, перевод в кДж, ккал и Вт·ч.
Удельная теплоёмкость воды при разных температурах
Значения c_p в кДж/(кг·К) для жидкой воды при атмосферном давлении. До 15 °C теплоёмкость почти постоянна; минимум при 40 °C.
| T, °C | c_p, кДж/(кг·К) | Комментарий |
|---|---|---|
| 0 | 4,217 | у точки замерзания |
| 10 | 4,193 | — |
| 20 | 4,182 | комфортная температура |
| 40 | 4,179 | минимум теплоёмкости |
| 60 | 4,185 | — |
| 80 | 4,196 | горячая вода |
| 100 | 4,216 | у точки кипения |
Почему именно 4184 Дж/(кг·К)
По определению 1 калория — это количество теплоты, нужное для нагрева 1 г воды на 1 °C (от 14,5 до 15,5 °C). В СИ 1 кал = 4,184 Дж. Значит для 1 кг воды = 1000 г получаем 1000 · 4,184 = 4184 Дж на каждый градус.
У воды одна из самых высоких удельных теплоёмкостей среди жидкостей — выше только у аммиака и лития. Поэтому вода — лучший теплоноситель в системах отопления и охлаждения.
Ограничение: значение 4184 Дж/(кг·К) — это c_p при комнатной температуре и атмосферном давлении. При нагреве до кипения c_p растёт до 4216 Дж/(кг·К); лёд имеет c_p ≈ 2110 Дж/(кг·К), пар — ≈ 2010 Дж/(кг·К). Формула Q = c·m·ΔT не учитывает фазовые переходы (плавление/кипение) — их считают отдельно через удельную теплоту фазового перехода.
Чему равна удельная теплоёмкость воды
Удельная теплоёмкость жидкой воды при комнатной температуре и атмосферном давлении — 4184 Дж/(кг·К). Это значит, что для нагрева 1 кг воды на 1 °C нужно 4184 джоуля теплоты. В калориметрии исторически использовали калорию: 1 калория нагревает 1 грамм воды на 1 °C, и 1 кал = 4,184 Дж — отсюда и значение 4184 Дж на килограмм.
Как читать результат
Калькулятор считает количество теплоты Q = c·m·ΔT для указанной массы и перепада температур. Результат выдаётся в джоулях, килоджоулях, килокалориях и ватт-часах — это покрывает и бытовые расчёты (нагрев чайника), и инженерные (расчёт теплообменника). Например, для нагрева 10 кг воды на 80 °C нужно 3347 кДж ≈ 800 ккал — столько энергии содержится примерно в 100 граммах углеводов.
Теплоёмкость воды при разных температурах
c_p воды слабо меняется в диапазоне 0…100 °C: от 4217 Дж/(кг·К) у точки замерзания до 4179 при 40 °C (минимум) и снова растёт к 4216 у точки кипения. Для большинства практических расчётов используют константу 4184 — погрешность не превышает 1%.
Ограничение
Формула Q = c·m·ΔT работает только в пределах одной фазы. При плавлении льда и кипении воды температура не меняется, а теплота тратится на фазовый переход — её считают отдельно через удельную теплоту плавления (334 кДж/кг) и парообразования (2260 кДж/кг). Для льда c_p ≈ 2110 Дж/(кг·К), для пара ≈ 2010 Дж/(кг·К) — значения сильно отличаются от жидкой воды.