Формуле, јединице и мере калоричних капацитета



Тхе топлотни капацитет тела или система је квоцијент који се јавља између топлотне енергије која се преноси до тог тела и промене температуре коју она доживљава у том процесу. Друга прецизнија дефиниција је да се односи на то колико је топлоте потребно да се пренесе на тело или систем тако да његова температура повећа степен Келвина..

Непрестано се дешава да најтоплија тела дају топлину најхладнијим телима у процесу који траје све док постоји разлика у температури између два тела у контакту. Затим, топлота је енергија која се преноси из једног система у други једноставном чињеницом да постоји разлика у температури између њих.

По договору се дефинише као топлота (Кпозитивно оно што је апсорбовано од стране система, и као негативна топлота која се преноси системом.

Из наведеног се закључује да сви објекти не апсорбују и чувају топлоту са истом лакоћом; тако се поједини материјали лакше загријавају од других.

Мора се узети у обзир да, на крају крајева, калорични капацитет тијела зависи од природе и састава тијела.

Индек

  • 1 Формуле, јединице и мере 
  • 2 Специфична топлота
    • 2.1 Специфична топлота воде
    • 2.2 Пренос топлоте
  • 3 Пример
    • 3.1 Фаза 1
    • 3.2 Фаза 2
    • 3.3 Фаза 3
    • 3.4 Фаза 4
    • 3.5 Фаза 5
  • 4 Референце

Формуле, јединице и мере

Капацитет топлоте може се одредити полазећи од следећег израза:

Ц = дК / дТ

Ако је промена температуре довољно мала, горе наведени израз се може поједноставити и заменити следећим:

Ц = К / ΔТ

Затим, јединица за мерење топлотног капацитета у међународном систему је јул по келвину (Ј / К).

Капацитет топлоте може се мерити при константном притиску Цп или при константној запремини Цв.

Специфична топлота

Често топлински капацитет система зависи од његове количине супстанце или њене масе. У овом случају, када је систем састављен од једне супстанце са хомогеним карактеристикама, потребна је специфична топлота, која се назива и специфични топлински капацитет (ц).

Тако, специфична топлотна маса је количина топлоте која се мора испоручити јединици масе супстанце да повећа њену температуру за степен Келвина и може се одредити из следећег израза:

ц = К / м ΔТ

У овој једначини м је маса супстанце. Према томе, јединица мјерења специфичне топлине у овом случају је јул по килограму по келвину (Ј / кг К), или јули за грам по келвину (Ј / г К).

Слично томе, моларна специфична топлота је количина топлоте која се мора давати молу супстанце да би се повећала његова температура за степен Келвина. И може се одредити из следећег израза:

ц = К / н Т

У наведеном изразу н је број молова супстанце. То значи да је јединица за мерење специфичне топлоте у овом случају јули за мол по келвину (Ј / мол К).

Специфична топлота воде

Специфичне топлоте многих супстанци су израчунате и лако доступне у табелама. Специфична топлотна вредност воде у течном стању је 1000 калорија / кг К = 4186 Ј / кг К. С друге стране, специфична топлота воде у гасном стању је 2080 Ј / кг К, ау чврстом стању 2050 Ј / кг К.

Пренос топлоте

На овај начин и имајући у виду да су специфичне вредности већине супстанци већ израчунате, могуће је одредити пренос топлоте између два тела или система са следећим изразима:

К = ц м ΔТ

Или ако се користи специфична моларна топлота:

К = ц н ΔТ

Треба узети у обзир да ови изрази омогућују да се одреде топлотни флукси све док не дође до промене стања.

У процесима промене стања говоримо о латентној топлоти (Л), која је дефинисана као енергија потребна количини супстанце да промени фазу или стање, било од чврстог до течног (топлота фузије, Л).ф) или од течног до гасовитог (топлота испаравања, Лв).

Мора се узети у обзир да се таква енергија у облику топлоте у потпуности троши у фази промене и не мења варијацију температуре. У таквим случајевима изрази за израчунавање топлотног протока у процесу испаравања су следећи:

К = Лв м

Ако се користи моларна специфична топлота: К = Лв н

У процесу фузије: К = Лф  м

Ако се користи моларна специфична топлота: К = Лф н

Генерално, као и код специфичне топлоте, латентне врућине већине супстанци су већ израчунате и лако доступне у табелама. Тако, на пример, у случају воде морате:

Лф  = 334 кЈ / кг (79.7 кал / г) на 0 ° Ц; Лв = 2257 кЈ / кг (539.4 кал / г) на 100 ° Ц.

Пример

У случају воде, ако се маса замрзнуте воде (леда) од 1 кг загреје од температуре -25 ° Ц до температуре од 125 ° Ц (водена пара), топлота потрошена у процесу би се израчунала на следећи начин: :

Фаза 1

Лед од -25 ºЦ до 0 ºЦ.

К = ц м ΔТ = 2050 1 25 = 51250 Ј

Фаза 2

Промена стања леда у течну воду.

К = Лф  м = 334000 1 = 334000 Ј

Фаза 3

Течна вода од 0 ° Ц до 100 ° Ц.

К = ц м ΔТ = 4186 1 100 = 418600 Ј

Стаге 4

Промена стања из течне воде у водену пару.

К = Лв м = 2257000 1 = 2257000 Ј

Стаге 5

Пара од 100 ° Ц до 125 ° Ц.

К = ц м ΔТ = 2080 1 25 = 52000 Ј

Према томе, укупан проток топлоте у процесу је збир онога произведеног у свакој од пет фаза и резултата у 31112850 Ј.

Референце

  1. Ресник, Халлидаи & Кране (2002). Пхисицс Волуме 1. Цецса.
  2. Лаидер, Кеитх, Ј. (1993). Окфорд Университи Пресс, изд. Свет физичке хемије. Хеат Цапацити. (н.д.). Ин Википедиа. Преузето 20. марта 2018, са ен.википедиа.орг.
  3. Латент Хеат (н.д.). Ин Википедиа. Преузето 20. марта 2018, са ен.википедиа.орг.
  4. Цларк, Јохн, О.Е. (2004). Основни речник науке. Барнес & Нобле Боокс.
  5. Аткинс, П., де Паула, Ј. (1978/2010). Пхисицал Цхемистри, (прво издање 1978), девето издање 2010, Окфорд Университи Пресс, Окфорд УК.