Vzorce, jednotky a miery kalorickej kapacity



tepelná kapacita tela alebo systému je kvocient, ktorý vzniká medzi tepelnou energiou prenášanou na toto telo a zmenou teploty, ktorú zažíva v tomto procese. Ďalšia presnejšia definícia je, že sa vzťahuje na to, koľko tepla je potrebné prenášať na telo alebo systém tak, že jeho teplota zvyšuje stupeň Kelvinov..

Stáva sa nepretržite, že najhorúcejšie telá dávajú teplo najchladnejším telom v procese, ktorý trvá tak dlho, kým existuje teplotný rozdiel medzi týmito dvoma telesami v kontakte. Potom je teplo energiou, ktorá sa prenáša z jedného systému na druhý jednoduchým faktom, že medzi nimi existuje teplotný rozdiel.

Podľa dohody sa definuje ako teplo (Q) pozitívne, čo je absorbované systémom a ako záporné teplo, ktoré je prenášané systémom.

Z vyššie uvedeného vyplýva, že nie všetky objekty absorbujú a šetria teplo s rovnakou ľahkosťou; preto sa určité materiály zohrievajú ľahšie ako iné.

Je potrebné vziať do úvahy, že výhrevnosť organizmu závisí od povahy a zloženia tela.

index

  • 1 Vzorce, jednotky a opatrenia 
  • 2 Špecifické teplo
    • 2.1 Špecifické teplo vody
    • 2.2 Prenos tepla
  • 3 Príklad
    • 3.1 Stupeň 1
    • 3.2 Stupeň 2
    • 3.3 Fáza 3
    • 3.4 Stupeň 4
    • 3.5 Stupeň 5
  • 4 Odkazy

Vzorce, jednotky a opatrenia

Tepelná kapacita sa môže určiť z nasledujúceho výrazu:

C = dQ / dT

Ak je zmena teploty dostatočne malá, vyššie uvedený výraz sa môže zjednodušiť a nahradiť takto: \ t

C = Q / AT

Jednotka merania tepelnej kapacity v medzinárodnom systéme je potom júl na kelvin (J / K).

Tepelný výkon sa môže merať pri konštantnom tlaku Cp alebo pri konštantnom objeme Cproti.

Špecifické teplo

Tepelná kapacita systému často závisí od množstva látky alebo jej hmotnosti. V tomto prípade, keď sa systém skladá z jednej látky s homogénnymi vlastnosťami, vyžaduje sa špecifické teplo, nazývané aj špecifická tepelná kapacita (c)..

Teplo špecifické pre hmotnosť je množstvo tepla, ktoré musí byť privedené do hmotnostnej jednotky látky, aby sa zvýšila jeho teplota o stupeň Kelvin, a môže byť stanovená z nasledujúceho výrazu:

c = Q / mt

V tejto rovnici m je hmotnosť látky. Jednotka merania špecifického tepla je preto v tomto prípade júl na kilogram na kelvin (J / kg K), alebo tiež na júl na gram na kelvin (J / g K).

Podobne, molárne špecifické teplo je množstvo tepla, ktoré musí byť dodané na mól látky, aby sa zvýšila jeho teplota o stupeň Kelvin. A dá sa určiť z nasledujúceho výrazu:

c = Q / n AT

V uvedenom výraze n je počet mólov látky. To znamená, že jednotka merania špecifického tepla je v tomto prípade júl na mól na kelvin (J / mol K).

Špecifické teplo vody

Špecifické teplo mnohých látok je vypočítané a ľahko dostupné v tabuľkách. Špecifická tepelná hodnota vody v kvapalnom stave je 1000 kalórií / kg K = 4186 J / kg K. Na druhej strane, špecifické teplo vody v plynnom stave je 2080 J / kg K a v pevnom stave 2050 J / kg K.

Prenos tepla

Týmto spôsobom a vzhľadom na to, že špecifické hodnoty prevažnej väčšiny látok sú už vypočítané, je možné určiť prenos tepla medzi dvoma telesami alebo systémami s nasledujúcimi výrazmi:

Q = cm AT

Alebo ak sa použije molárne špecifické teplo:

Q = cn AT

Je potrebné vziať do úvahy, že tieto výrazy umožňujú určiť tepelné toky, pokiaľ nedôjde k zmene stavu.

V procesoch zmeny stavu hovoríme o latentnom teple (L), ktoré je definované ako energia, ktorú vyžaduje množstvo látky na zmenu fázy alebo stavu, buď z pevnej látky na kvapalinu (teplo tavenia, LF) alebo z kvapaliny na plynné (teplo odparovania, Lproti).

Treba vziať do úvahy, že takáto energia vo forme tepla sa spotrebuje úplne vo fázovej zmene a nezvráti zmenu teploty. V takýchto prípadoch sú výrazy na výpočet tepelného toku v procese odparovania tieto:

Q = Lproti m

Ak sa použije molárne špecifické teplo: Q = Lproti n

V procese fúzie: Q = LF  m

Ak sa použije molárne špecifické teplo: Q = LF n

Vo všeobecnosti, ako pri špecifickom teple, latentné teplo väčšiny látok je už vypočítané a ľahko dostupné v tabuľkách. Napríklad v prípade vody musíte:

LF  = 334 kJ / kg (79,7 cal / g) pri 0 ° C; Lproti = 2257 kJ / kg (539,4 cal / g) pri 100 ° C.

príklad

V prípade vody, ak sa hmotnosť zmrazenej vody (ľadu) 1 kg zohreje z teploty -25 ° C na teplotu 125 ° C (vodná para), teplo spotrebované v procese by sa vypočítalo takto: :

Stupeň 1

Ľad od -25 ° C do 0 ° C.

Q = cm AT = 2050 1 25 = 51250 J

Stupeň 2

Zmena stavu ľadu na tekutú vodu.

Q = LF  m = 334000 1 = 334000 J

Fáza 3

Kvapalná voda od 0 ° C do 100 ° C.

Q = cm AT = 4186 1 100 = 418600 J

Stupeň 4

Zmena stavu z kvapalnej vody na vodnú paru.

Q = Lproti m = 2257000 1 = 2257000 J

Fáza 5

Parná voda od 100 ºC do 125 ºC.

Q = cm AT = 2080 1 25 = 52000 J

Teda celkový tepelný tok v procese je súčtom toho, ktorý sa vyrába v každom z piatich stupňov a výsledky v 31112850 J.

referencie

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Zväzok fyziky 1. Cecsa.
  2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Svet fyzickej chémie. Tepelná kapacita. (N. D.). Vo Wikipédii. Získané 20. marca 2018, z en.wikipedia.org.
  3. Latentné teplo (N. D.). Vo Wikipédii. Získané 20. marca 2018, z en.wikipedia.org.
  4. Clark, John, O.E. (2004). Základný slovník vedy. Barnes & Noble Books.
  5. Atkins, P., de Paula, J. (1978/2010). Fyzikálna chémia (1. vydanie, 1978), deviate vydanie, Oxford University Press, Oxford UK.