Формули, единици и мерки за калоричност



на топлинен капацитет на тяло или система е частното, което се получава между топлинната енергия, предавана към това тяло, и промяната в температурата, която тя преживява в този процес. Друга по-точна дефиниция е, че тя се отнася до колко топлина е необходимо да се предаде на тяло или система, така че температурата му да се повиши до градус Келвин..

Случва се непрекъснато, че най-горещите тела дават топлина на най-студените тела в процес, който продължава дотогава, докато има разлика в температурата между двете тела в контакт. Тогава топлината е енергията, която се предава от една система в друга с простия факт, че между тях има разлика в температурата.

По споразумение се определя като топлина (Q) положително това, което се абсорбира от системата, и като отрицателна топлина, която се прехвърля от системата.

От горното се заключава, че не всички обекти абсорбират и запазват топлината със същата лекота; така някои материали се нагряват по-лесно от други.

Трябва да се има предвид, че в крайна сметка калоричният капацитет на тялото зависи от естеството и състава на тялото.

индекс

  • 1 Формули, единици и мерки 
  • 2 Специфична топлина
    • 2.1 Специфична топлина на водата
    • 2.2 Топлопредаване
  • 3 Пример
    • 3.1 Етап 1
    • 3.2 Етап 2
    • 3.3 Етап 3
    • 3.4 Етап 4
    • 3.5 Етап 5
  • 4 Препратки

Формули, единици и мерки

Топлинният капацитет може да бъде определен, като се започне от следния израз:

C = dQ / dT

Ако промяната в температурата е достатъчно малка, посоченото по-горе израз може да бъде опростено и заменено със следното:

C = Q / ΔT

Тогава единицата за измерване на топлинния капацитет в международната система е юли за келвин (J / K).

Топлинният капацитет може да бъде измерен при постоянно налягане Cр или при постоянен обем СV.

Специфична топлина

Често топлинният капацитет на една система зависи от количеството на веществото или неговата маса. В този случай, когато дадена система е съставена от едно вещество с хомогенни характеристики, се изисква специфична топлина, наричана още специфичен топлинен капацитет (в).

По този начин специфичната топлинна маса е количеството топлина, което трябва да се подава към единицата маса на дадено вещество, за да се повиши температурата му с градуси по Келвин и може да се определи от следния израз:

c = Q / m T

В това уравнение m е масата на веществото. Следователно единицата за измерване на специфичната топлина в този случай е юли на килограм на келвин (J / kg K), или също на юли на грам на келвин (J / g K)..

По същия начин моларната специфична топлина е количеството топлина, което трябва да се подаде на мол от веществото, за да се повиши температурата му с градуси по Келвин. И може да се определи от следния израз:

c = Q / n T

В споменатия израз n е броят на моловете на веществото. Това означава, че единицата за измерване на специфичната топлина в този случай е юли на мол на келвин (J / mol K).

Специфична топлина на водата

Конкретните топлини на много вещества са изчислени и лесно достъпни в таблици. Специфичната топлинна стойност на водата в течно състояние е 1000 калории / kg K = 4186 J / kg K. От друга страна, специфичната топлина на водата в газообразно състояние е 2080 J / kg K и в твърдо състояние 2050 J / kg K.

Топлопредаване

По този начин и като се има предвид, че специфичните стойности на по-голямата част от веществата вече са изчислени, е възможно да се определи преносът на топлина между две тела или системи със следните изрази:

Q = c m ΔT

Или ако се използва моларна специфична топлина:

Q = c n ΔT

Трябва да се има предвид, че тези изрази позволяват да се определят топлинните потоци, докато няма промяна на състоянието.

В процесите на промяна на състоянието се говори за латентна топлина (L), която се определя като енергията, необходима за дадено количество вещество, за да промени фаза или състояние, или от твърдо до течно (топлина на сливане, LF) или от течно до газообразно (топлина на изпаряване, LV).

Трябва да се има предвид, че такава енергия под формата на топлина се изразходва изцяло в промяната на фазата и не променя обратното изменение на температурата. В такива случаи изразите за изчисляване на топлинния поток в процеса на изпаряване са следните:

Q = LV m

Ако се използва моларната специфична топлина: Q = LV п

В процес на синтез: Q = LF  m

Ако се използва моларната специфична топлина: Q = LF п

Като цяло, както при специфичната топлина, латентните загрявания на повечето вещества вече са изчислени и лесно достъпни в таблици. Така например, в случай на вода трябва да:

LF  = 334 kJ / kg (79.7 cal / g) при 0 ° С; LV = 2257 kJ / kg (539.4 cal / g) при 100 ° С.

пример

В случай на вода, ако маса на замразена вода (лед) от 1 kg се нагрява от температура -25 ° С до температура 125 ° С (водна пара), топлината, консумирана в процеса, се изчислява, както следва :

Етап 1

Лед от -25 ° С до 0 ° С.

Q = c m ΔT = 2050 1 25 = 51250 J

Етап 2

Промяна на състоянието на леда в течна вода.

Q = LF  m = 334000 1 = 334000 J

Етап 3

Течна вода от 0 ° C до 100 ° C.

Q = c m ΔT = 4186 1 100 = 418600 J

Етап 4

Промяна на състоянието от течна вода към водна пара.

Q = LV m = 2257000 1 = 2257000 J

Етап 5

Парна вода от 100 ° C до 125 ° C.

Q = c m T = 2080 1 25 = 52000 J

По този начин, общият топлинен поток в процеса е сумата от произведената във всеки от петте етапа и резултатите в 31112850 J.

препратки

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Физика том 1. Cecsa.
  2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, изд. Светът на физическата химия. Топлинна мощност. (Н.О.). В Уикипедия. Възстановено на 20 март 2018 г. от en.wikipedia.org.
  3. Латентна топлина (Н.О.). В Уикипедия. Възстановено на 20 март 2018 г. от en.wikipedia.org.
  4. Кларк, Джон, О.Е. (2004 г.). Основен речник на науката. Книги на Barnes & Noble.
  5. Atkins, P., de Paula, J. (1978/2010). Physical Chemistry, (първо издание 1978), девето издание 2010, Oxford University Press, Oxford UK.