119(54). Первые измерения удельной теплоёмкости произвёл шотландский учёный Дж. Блэк. Со своим помощником он налил воду и ртуть равных объёмов в одинаковые сосуды, поместил их на одинаковом расстоянии от огня и наблюдал за скоростью повышения температуры воды и ртути. Учёный был в полной уверенности, что температура ртути будет повышаться медленнее, чем воды, так как плотность ртути в 13,5 раза больше. Верным ли было предположение Блэка?

Для одинаковых объёмов масса ртути действительно в 13,5 раза больше массы воды. Но скорость нагревания зависит не только от массы, а от теплоёмкости всего вещества: при одинаковой получаемой мощности скорость повышения температуры обратно пропорциональна произведению массы на удельную теплоёмкость.

Удельная теплоёмкость ртути примерно в 30 раз меньше удельной теплоёмкости воды: \(c_{\text{рт}}\approx 140\) Дж/(кг·°C), \(c_{\text{в}}\approx 4200\) Дж/(кг·°C). Поэтому отношение теплоёмкостей равных объёмов составляет:

\(\dfrac{C_{\text{рт}}}{C_{\text{в}}}=\dfrac{13.5\,c_{\text{рт}}}{c_{\text{в}}}\approx\dfrac{13.5\cdot140}{4200}=0.45\).

Ртуть для повышения температуры на один градус требует меньше теплоты, чем равный ей по объёму объём воды. При одинаковой передаче теплоты она нагревается быстрее, а не медленнее.

Ответ: предположение Блэка было неверным; ртуть должна нагреваться быстрее воды.