Формули, одиниці та заходи теплотворної здатності



The теплоємність тіла або системи - це фактор, який є результатом між тепловою енергією, що передається до цього тіла, і зміною температури, що вона переживає в цьому процесі. Інше більш точне визначення полягає в тому, що воно відноситься до того, скільки тепла необхідно передати тілу або системі таким чином, щоб її температура збільшувалася на градус Кельвіна.

Це відбувається безперервно, що гарячі тіла дають тепло найхолоднішим органам у процесі, який триває до тих пір, поки між двома тілами, що контактують, існує різниця температур. Потім, тепло - це енергія, яка передається з однієї системи в іншу простою причиною, що між ними існує різниця температур.

За домовленістю визначається як тепло (Q) позитивне те, що поглинається системою, і як негативне тепло, яке передається системою.

З вищевикладеного випливає, що не всі об'єкти поглинають і зберігають тепло з однаковою легкістю; при цьому деякі матеріали нагріваються легше, ніж інші.

Слід взяти до уваги, що, в кінцевому рахунку, теплотворна здатність тіла залежить від природи і складу тіла.

Індекс

  • 1 Формули, одиниці та заходи 
  • 2 Питома теплоємність
    • 2.1 Питома теплота води
    • 2.2 Передача тепла
  • 3 Приклад
    • 3.1 Етап 1
    • 3.2 Етап 2
    • 3.3 Стадія 3
    • 3.4 Етап 4
    • 3.5 Стадія 5
  • 4 Посилання

Формули, одиниці та заходи

Теплоємність можна визначити, починаючи з наступного виразу:

C = dQ / dT

Якщо зміна температури достатньо мала, вищезгадане вираз можна спростити і замінити наступним:

C = Q / ΔT

Тоді одиницею виміру теплової потужності в міжнародній системі є липень на кельвін (J / K).

Теплоємність можна виміряти при постійному тиску Cстор або при постійному об'ємі Cv.

Питома теплоємність

Часто теплоємність системи залежить від її кількості речовини або її маси. У цьому випадку, коли система складається з однієї речовини з однорідними характеристиками, необхідна питома теплоємність, яка також називається теплоємністю (c).

Таким чином, масова питома теплоємність являє собою кількість тепла, яке повинно бути подано в одиницю маси речовини для підвищення його температури на градус Кельвіна, і може бути визначено з наступного виразу: \ t

c = Q / m ΔT

У цьому рівнянні m - маса речовини. Таким чином, одиницею виміру питомої теплоти в цьому випадку є липень на кілограм на кельвін (Дж / кг К), або ж липень на грам на кельвін (Дж / г К).

Аналогічним чином, молярна теплоємність - це кількість тепла, яке необхідно подавати на моль речовини, щоб підвищити його температуру на градус Кельвіна. І це можна визначити з наступного виразу:

c = Q / n ΔT

У зазначеному виразі n - число молей речовини. Звідси випливає, що одиницею виміру питомої теплоти в цьому випадку є липень на моль на кельвін (Дж / моль К).

Питома теплота води

Конкретні теплоти багатьох речовин розраховуються і легко доступні в таблицях. Питома теплоємність води в рідкому стані становить 1000 калорій / кг K = 4186 Дж / кг К. З іншого боку, питома теплота води в газоподібному стані становить 2080 Дж / кг К і в твердому стані 2050 Дж / кг.

Передача тепла

Таким чином і з урахуванням того, що конкретні значення переважної більшості речовин вже розраховані, можна визначити теплообмін між двома тілами або системами з наступними виразами:

Q = c m ΔT

Або якщо використовується молярна теплота:

Q = c n ΔT

Слід враховувати, що ці вирази дозволяють визначити теплові потоки до тих пір, поки не відбудеться зміна стану.

У процесах зміни стану ми говоримо про приховану теплоту (L), яка визначається як енергія, необхідна кількості речовини для зміни фази або стану, або від твердої до рідкої (теплота плавлення, Lf) або від рідкого до газоподібного (теплота випаровування, Lv).

Необхідно враховувати, що така енергія у вигляді тепла споживається повністю в фазовому зміні і не змінює зміни температури. У таких випадках вирази для обчислення теплового потоку в процесі випаровування є такими:

Q = Lv m

При використанні молярної теплоємності: Q = Lv n

У процесі синтезу: Q = Lf  m

При використанні молярної теплоємності: Q = Lf n

Загалом, як і при питомій теплоті, латентні теплоти більшості речовин вже розраховані і легко доступні в таблицях. Так, наприклад, у випадку води потрібно:

Lf  = 334 кДж / кг (79,7 кал / г) при 0 ° С; Lv = 2257 кДж / кг (539,4 кал / г) при 100 ° С.

Приклад

У випадку води, якщо маса замороженої води (льоду) 1 кг нагрівається від температури -25 ° С до температури 125 ° С (водяна пара), тепло, що споживається в процесі, обчислюється наступним чином: :

Стадія 1

Лід від -25 ºС до 0 ºС.

Q = c m ΔT = 2050 1 25 = 51250 J

Етап 2

Зміна стану льоду на рідку воду.

Q = Lf  m = 334000 1 = 334000 J

Етап 3

Рідка вода від 0 ° C до 100 ° C.

Q = c m ΔT = 4186 1 100 = 418600 J

Етап 4

Зміна стану від рідкої води до водяної пари.

Q = Lv m = 2257000 1 = 2257000 J

Етап 5

Парова вода від 100 ºC до 125 ºC.

Q = c m ΔT = 2080 1 25 = 52000 Дж

Таким чином, загальний тепловий потік у процесі являє собою суму, отриману в кожному з п'яти стадій і результатів у 31112850 J.

Список літератури

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Фізика Том 1. Цеца.
  2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, під ред. Світ фізичної хімії. Теплоємність. (n.d.). У Вікіпедії. Отримано 20 березня 2018 року з en.wikipedia.org.
  3. Латентна теплота (n.d.). У Вікіпедії. Отримано 20 березня 2018 року з en.wikipedia.org.
  4. Кларк, Джон О.Е. (2004). Основний словник науки. Barnes & Noble Books.
  5. Atkins, P., de Paula, J. (1978/2010). Physical Chemistry, (перше видання 1978), дев'яте видання 2010, Oxford University Press, Oxford UK.