Специфична топлота у томе шта се састоји, како се израчунава и примери

Тхе специфична топлота је количина енергије коју један грам неке супстанце мора апсорбирати да би повећао температуру за један степен Целзијуса. То је интензивна физичка својства, јер не зависи од масе која се изражава само за грам твари; међутим, то се односи на број честица и моларну масу честица, као и на интермолекуларне силе које их вежу.

Количина енергије коју апсорбира супстанца изражава се у јединицама џула (Ј), а рјеђе у калоријама (Цал). Генерално, претпоставља се да се енергија апсорбује кроз топлоту; међутим, енергија може доћи из другог извора, као што је рад на супстанци (ригорозна агитација, на пример).

Горња слика приказује чајник из којег се испуштају водене паре које настају његовим загријавањем. За загријавање воде, она мора апсорбирати топлину из пламена који се налази испод чајника. Дакле, како вријеме пролази, и овисно о интензитету ватре, вода ће закухати када достигне точку кључања.

Специфична топлота одређује колико енергије потроши вода за сваки степен Ц који повећава његову температуру. Ова вредност је константна ако се различите запремине воде загревају у истом чајнику, јер као што је поменуто на почетку, то је интензивно својство..

Оно што варира је укупна количина енергије коју апсорбује свако загријано водено тијело, такођер познато као топлински капацитет. Што је већа маса воде која се загрева (2, 4, 10, 20 литара), већи је њен топлотни капацитет; али његова специфична топлота је и даље иста.

Ово својство зависи од притиска, температуре и запремине; међутим, у сврху једноставног разумевања, њихове одговарајуће варијације су изостављене.

Индек

• 1 Која је специфична топлота??
• 2 Како се израчунава специфична топлота?
  • 2.1 Вода као референца
  • 2.2 Термичка равнотежа
  • 2.3 Математички развој
  • 2.4 Пример израчунавања
• 3 Примери
  • 3.1 Вода
  • 3.2 Ице
  • 3.3 Алуминијум
  • 3.4 Жељезо
  • 3.5 Ваздух
  • 3.6 Силвер
• 4 Референце

Која је специфична топлота?

Дефинисано је шта је специфична топлота за дату супстанцу. Међутим, његово право значење најбоље се изражава његовом формулом, која јасно показује кроз њене јединице које су укључене у анализу варијабли о којима зависи. Његова формула је:

Це = К / ·Т · м

Где је К апсорбована топлота, ΔТ промена температуре, и м је маса супстанце; да према дефиницији одговара једном граму. Извршите анализу својих јединица:

Це = Ј / ºЦ · г

Што се такође може изразити на следеће начине:

Це = кЈ / К · г

Це = Ј / ºЦ · Кг

Први је најједноставнији, и са тим ће се примјери обрадити у сљедећим одјељцима.

Формула експлицитно означава количину енергије коју је апсорбовао (Ј) један грам супстанце за један степен Ц. Ако бисте хтели да избришете ту количину енергије, морали бисте да оставите по страни једнаџбу Ј:

Ј = Це · ° Ц · г

Оно што је изражено на прикладнији начин и према варијаблама би било:

К = Це · ΔТ · м

Како се израчунава специфична топлота?

Вода као референца

У претходној формули 'м' не представља грам супстанце, јер је већ имплицитно у Це.Ова формула је веома корисна за израчунавање специфичних топлота различитих супстанци путем калориметрије.

Како? Користећи дефиницију калорија, која је количина енергије потребне за загревање грама воде од 14,5 до 15,5 ° Ц; Ово је једнако 4,184 Ј.

Специфична топлота воде је абнормално висока, а ово својство се користи за мјерење специфичних топлина других супстанци знајући вриједност од 4.184 Ј.

Шта то значи да је специфична топлота висока? То се противи значајном отпору повећању његове температуре, тако да мора апсорбовати више енергије; то јест, вода треба да се загрева много дуже у поређењу са другим супстанцама, које се у близини извора топлоте загревају готово одмах.

Због тога се вода користи у калориметријским мјерењима, јер не доживљава наглу промјену температуре при упијању енергије ослобођене од кемијских реакција; или, у овом случају, контакт са другим топлијим материјалом.

Тхермал баланце

Пошто вода треба да апсорбује много топлоте да би повећала своју температуру, топлота може доћи из врућег метала, на пример. Узимајући у обзир масе воде и метала, долази до размене топлоте између оба, све док се не постигне оно што се назива термичка равнотежа.

Када се то догоди, температуре воде и метала се изједначавају. Топлота коју ослобађа врући метал је једнака оној коју апсорбује вода.

Математички развој

Знајући ово, и последњом формулом за К коју смо управо описали, имамо:

К_Вода= -К_Метал

Негативан знак указује на то да се топлота ослобађа од најтоплијег тијела (метала) до најхладнијег тијела (воде). Свака супстанца има своју специфичну топлоту Це и њену масу, тако да се овај израз мора развити на следећи начин:

К_Вода = Це_Вода · ΔТ_Вода · М_Вода = - (Це_Метал · ΔТ_Метал · М_Метал)

Непознато је Це_Метал, пошто је у термичкој равнотежи коначна температура и за воду и за метал иста; Поред тога, почетне температуре воде и метала су познате пре контактирања, као и њихове масе. Дакле, морамо очистити Це_Метал:

Це_Метал = (Це_Вода · ΔТ_Вода · М_Вода) / (-ΔТ_Метал · М_Метал)

Не заборављајући Це_Вода износи 4.184 Ј / ºЦ · г. Ако се развије ΔТ_Вода и ΔТ_Метал, биће (Т_ф - Т_Вода) и (Т_ф - Т_Метал), респективно. Вода се загрева, док се метал хлади, па се негативни знак множи са ΔТ_Метал боравак (Т_Метал - Т_ф). Иначе, ΔТ_Метал би имао негативну вредност за Т_ф мање (хладније) од Т_Метал.

Једначина се онда коначно изражава на овај начин:

Це_Метал = Це_Вода · (Т_ф - Т_Вода) · М_Вода/ (Т_Метал - Т_ф) · М_Метал

Са њом се израчунавају специфичне топлоте.

Пример израчунавања

Има сферу чудног метала тежине 130г и температуре од 90ºЦ. Ово је уроњено у посуду за воду од 100г на 25ºЦ, унутар калориметра. Када се достигне термичка равнотежа, температура контејнера постаје 40 ° Ц. Израчунајте метал Це.

Коначна температура, Т_ф, То је 40ºЦ. Знајући друге податке, можете директно одредити Це:

Це_Метал = (4.184 Ј / ºЦ · г · (40 - 25) ° Ц · 100г) / (90 - 40) ° Ц · 130г

Це_Метал = 0,965 Ј / ºЦ · г

Треба напоменути да је специфична топлота воде око четири пута већа од метала (4.184 / 0.965).

Када је Це веома мали, већа је тенденција загревања; који се односи на његову топлотну проводљивост и дифузију. Метал са вишим Це ће тежити да ослободи или изгуби више топлоте, када дође у контакт са другим материјалом, у поређењу са другим металом са нижим Це.

Примери

Специфичне топлоте за различите супстанце су приказане испод.

Вода

Специфична топлота воде, како је речено, износи 4.184 Ј / ºЦ · г.

Захваљујући тој вриједности, може створити пуно сунца у океану и вода ће тешко испарити у било којем значајном ступњу. То резултира топлотном разликом која не утиче на морски живот. На пример, када идете на плажу да пливате, чак и ако је сунчано напољу, можете да осетите нижу, хладнију температуру у води.

Врућа вода такође треба да ослободи много енергије да се охлади. У том процесу загрева циркулишуће ваздушне масе, повећавајући мало температуре (умерено) у приморским регионима током зиме..

Још један занимљив примјер је да, ако нас не би формирало вода, дан на сунцу могао би бити смртоносан, јер би температуре наших тијела брзо порасле..

Ова јединствена вриједност Це је резултат интермолекуларних водикових мостова. Оне апсорбују топлоту да би се разбиле, тако да складиште енергију. Док се не сломе, молекули воде не могу вибрирати, повећавајући просјечну кинетичку енергију, што се одражава у повећању температуре..

Ице

Специфична топлота леда је 2,090 Ј / ºЦ · г. Попут воде, има необично високу вриједност. То значи да би ледени бријег, на примјер, требао апсорбирати велику количину топлине како би повећао своју температуру. Међутим, неки данашњи ледењаци су чак апсорбовали топлоту потребну за топљење (латентна топлота фузије).

Алуминијум

Специфична топлота алуминијума је 0.900 Ј / ºЦ · г. Нешто је ниже од метала сфере (0.965 Ј / ºЦ · г). Овде се топлота апсорбује да вибрира металне атоме алуминијума у ​​својим кристалним структурама, а не појединачни молекули придружени интермолекуларним силама.

Ирон

Специфична топлота гвожђа је 0.444 Ј / ºЦ · г. Будући да је мање од алуминијума, то значи да се супротставља мање отпорности када се загрева; то јест, пре пожара комад гвожђа ће постати црвен у врело много пре алуминијумског комада.

Алуминијум, за разлику од грејања, чува храну дуже када се чувена алуминијумска фолија користи за умотавање грицкалица.

Аир

Специфична топлота ваздуха је приближно 1,003 Ј / ºЦ · г. Ова вредност је веома подложна притисцима и температурама, јер се састоји од мешавине гаса. Овде се топлота апсорбује да вибрира молекуле азота, кисеоника, угљен-диоксида, аргона итд..

Силвер

Коначно, специфична топлота за сребро је 0.234 Ј / ºЦ · г. Од свих поменутих супстанци има најнижу вредност Це.То значи да би пре жељеза и алуминијума комад сребра могао загрејати много више у исто време када и друга два метала. У ствари, он се усклађује са својом високом топлотном проводљивошћу.

Референце

1. Серваи & Јеветт. (2008). Физика: за науку и инжењеринг. (Седмо издање), Том 1, Ценгаге Леарнинг.
2. Вхиттен, Давис, Пецк, Станлеи. (2008). Цхемистри (Осмо издање). Ценгаге Леарнинг.
3. Хелменстине, Анне Марие, Пх.Д. (5. новембар 2018). Специфични капацитети топлоте у хемији. Преузето са: тхоугхтцо.цом
4. Ериц В. Веисстеин. (2007). Специфиц Хеат. Преузето са: сциенцеворлд.волфрам.цом
5. Р Схип. (2016). Специфиц Хеат. Георгиа Стате Университи. Преузето са: хиперпхисицс.пхи-астр.гсу.еду
6. Википедиа. (2019). Специфична топлота Преузето са: ен.википедиа.орг