Specifična toplota

Kakšna je specifična toplota?

On Specifična toplota Količina energije se mora gram določene snovi absorbirati, da zviša svojo temperaturo A Celzija. 

Gre za intenzivno fizično lastnost, saj ni odvisna od testa, saj se izraža samo za gram snovi; Vendar je povezan s številom delcev in molarne mase, pa tudi z medmolekularnimi silami, ki jih združujejo.

Količina energije, ki jo absorbira snov. Na splošno se domneva, da se energija absorbira skozi toploto; Vendar pa lahko energija izhaja iz drugega vira, kot delo na snovi (na primer strogo vznemirjenje).

Specifična toplotna formula

Specifična formula toplote je:

Ce = q/Δt · m

Kjer se absorbira, Δt je sprememba temperature in m je masa snovi; da po definiciji ustreza gramu. Izdelava analize svojih enot imate:

Ce = j/ºC · g

Ki se lahko izraža tudi na naslednje načine:

Ce = kJ/k · g

Ce = j/ºC · kg

Prva je najpreprostejša in s katerimi bodo obravnavani primeri v naslednjih razdelkih.

Formula izrecno kaže na količino absorbirane energije (j) z gramom snovi v razredu ºC. Če bi se ta količina energije želela očistiti, bi bilo treba pustiti ob strani E enačbo:

J = CE · ºC · g

To je izraženo na ustreznejši način in po spremenljivkah bi bilo:

Q = ce · Δt · m

Kako se izračuna specifična toplota?

Voda kot referenca

V prejšnji formuli 'M' ne predstavlja grama snovi, ker je že implicitno v CE. Ta formula je zelo koristna za izračun specifičnih toplote različnih snovi skozi kalorimetrijo.

Kot? Z uporabo definicije kalorij, ki je količina energije, ki je potrebna za ogrevanje grama vode od 14,5 do 15,5 ° C; To je enako 4.184 J.

Specifična toplota vode je nenormalno visoka in ta lastnost se uporablja za merjenje specifičnih toplot drugih snovi, ki poznajo vrednost 4.184 J.

Vam lahko služi: železni hidroksid (iii): struktura, lastnosti in uporabe

Kaj pomeni, da je specifična toplota visoka? Ki nasprotuje veliki odpornosti do povečanja temperature, zato mora absorbirati več energije; To pomeni, da se mora voda veliko dlje segreti v primerjavi z drugimi snovmi, ki se v bližini vira toplote segrejejo skoraj v aktu.

Zaradi tega se voda uporablja pri kalorimetričnih meritvah, saj ne doživlja nenadnih sprememb temperature z absorpcijo energije, odpravljene od kemičnih reakcij; Ali v tem primeru stika z drugim bolj vročim materialom.

Toplotno ravnovesje

Ker mora voda absorbirati zelo toploto, da se poveča temperatura, lahko na primer toplota prihaja iz vroče kovine. Ob upoštevanju mase vode in kovine bo prišlo do izmenjave toplote med njima, dokler ne dosežemo, kot se imenuje toplotno ravnovesje.

Ko se to zgodi, se temperature vode in kovin izenačujejo. Toplota, ki jo odcepi vroča kovina, je enaka tisti, ki jo absorbira voda.

Matematični razvoj

Če veste to in z zadnjo formulo za pravkar opisano, imate:

Q_Voda= -Q_Kovina

Negativni znak kaže, da se toplota sprosti iz najbolj vročega telesa do najhladnejšega telesa (voda). Vsaka snov ima svojo specifično toplotno celo in svojo maso, zato je treba ta izraz razviti na naslednji način:

Q_Voda = CE_Voda · ΔT_Voda · M_Voda = -(Ce_Kovina · ΔT_Kovina · M_Kovina)

Neznano je CE_Kovina, Ker je v toplotnem ravnovesju končna temperatura za vodo in kovino enaka; Poleg tega so začetne temperature vode in kovine znane pred stikom, tako kot njihove mase. Zato morate razčistiti CE_Kovina:

Ec_Kovina = (CE_Voda · ΔT_Voda · M_Voda)/ (-ΔT_Kovina · M_Kovina)

Ne da bi pozabil, kaj Ce_Voda je 4.184 j/ºC · g. Če razvijejo ΔT_Voda in ΔT_Kovina, Bo (t_F - T_Voda) in (t_F - T_Kovina). Voda se segreje, medtem ko se kovina ohladi, zato se negativni znak pomnoži na Δt_Kovina bivanje (t_Kovina - T_F). V nasprotnem primeru Δt_Kovina bi imel negativno vrednost za T_F manjši (hladnejši) kot t_Kovina.

Vam lahko služi: masa: koncept, lastnosti, primeri, izračun

Enačba je nato končno izražena na ta način:

Ec_Kovina = CE_Voda · (T_F - T_Voda) · M_Voda/ (T_Kovina - T_F) · M_Kovina

In z njim se izračunajo posebne toplote.

Primer izračuna

Imate kroglo čudno kovino, ki tehta 130 g, in s temperaturo 90 ° C. Ta je potopljena v posodo z vodo od 100 g do 25 ° C, znotraj kalorimetra. Ko dosežemo toplotno ravnovesje, temperatura posode postane 40 ° C. Izračunajte kovinsko celo.

Končna temperatura, t_F, Je 40 ° C. Če poznate druge podatke, lahko nato neposredno določite CE:

Ec_Kovina = (4.184 J/ ºC · G · (40 - 25) ºC · 100G)/ (90 - 40) ºC · 130G

Ec_Kovina = 0,965 j/ºC · g

Upoštevajte, da je posebna toplota vode približno štirikrat večja od kovine (4.184/0,965).

Ko je CE zelo majhen, večja je njegova nagnjenost k segrevanju; ki je povezana z njegovo toplotno prevodnostjo in razširjanjem. Kovina z večjim CE se bo sprostila ali izgubila več toplote, ko pride v stik z drugim materialom, v primerjavi z drugo kovino z manj CE.

Specifični primeri toplote

Spodaj so prikazane posebne toplote za različne snovi.

Voda

Kot rečeno, specifična toplota vode je 4.184 j/ºC · g.

Zahvaljujoč tej vrednosti lahko v oceanu naredite veliko sonca in voda bo težko izhlapela v višini. To ima za posledico toplotno razliko, ki ne vpliva na morsko življenje. Na primer, ko greste na plažo, da bi plavali, čeprav zunaj naredi veliko sonca, v vodi čutite nižjo, hladnejšo temperaturo.

Vroča voda mora sprostiti tudi veliko energije, da se ohladi. V tem procesu segrejte mase obtočnega zraka, kar povečuje temperature (zmerne) v obalnih regijah med zimami.

Drug zanimiv primer je, da če ne bi oblikovali voda, bi lahko nekega dne na soncu smrtonosni, ker bi se temperature naših teles hitro dvignile.

Vam lahko služi: bakreni sulfid: struktura, lastnosti, uporabe

Ta edinstvena vrednost EC je posledica medmolekulskih vodikovih mostov. Te absorbirajo toploto, zato shranijo energijo. Dokler se ne zlomijo, molekule vode ne bodo mogle vibrirati povečati povprečne kinetične energije, kar se odraža v zvišanju temperature.

Led

Specifična toplotna toplota je 2.090 j/ºC · g. Tako kot voda ima tudi nenavadno visoko vrednost. To pomeni, da bi na primer ledena gora morala absorbirati ogromno toplote, da bi zvišala svojo temperaturo. Vendar pa so nekatere današnje ledene gore celo absorbirale toploto, potrebno za taljenje (latentna toplotna toplota).

Aluminij

Specifična toplota aluminija je 0,900 J/° C · G. Je nekoliko nižji od kovine krogle (0,965 J/° C · G). Tu se toplota absorbira, da vibrira kovinske atome aluminija v njegovih kristalnih strukturah in ne posameznih molekul, ki jih povezujejo medmolekularne sile.

Likalnik

Specifična toplotna toplota je 0,444 J/ºC · g. Ker je manj kot aluminija, pomeni, da nasprotuje manjši odpornosti na ogrevanje; Torej pred ognjem bo kos železa postavil rdečo živo že dolgo pred aluminijastim kosom.

Aluminij, če bolj nasprotuje ogrevanju, ohranja vročo hrano dlje, ko se znana aluminijasta folija uporablja za zavijanje prigrizkov.

Zrak

Specifična toplota zraka je 1.003 J/° C · G. Ta vrednost je zelo podvržena pritiskom in temperaturam, ki so sestavljene iz plinaste mešanice. Tu se toplota absorbira za vibriranje dušika, kisika, ogljikovega dioksida, argona itd.

Srebro

Končno je specifična toplota za srebro 0,234 j/ºC · g. Od vseh zgoraj omenjenih snovi predstavlja najnižjo vrednost CE. To pomeni, da bi se pred železom in aluminijem kos srebra veliko bolj segreval hkrati kot druga dva kovine. Pravzaprav se usklajuje z visoko toplotno prevodnostjo.

Reference

1. Specifična toplotna sposobnost v kemiji. Okreval od: Thoughtco.com
2. Specifična toplota. Okrevano od: ScienceWorld.Wolfram.com