Küttevõimsuse valemid, ühikud ja mõõtmised



The soojusvõimsus keha või süsteemi osakaal, mis saadakse sellele kehale edastatud soojusenergia ja selle protsessis kogetud temperatuuri muutuse vahel. Veel üks täpsem määratlus on, et see viitab sellele, kui palju soojust on vaja kehale või süsteemile edastada nii, et selle temperatuur tõuseb Kelvini kraadi..

Pidevalt juhtub, et kuumimad kehad soojendavad kõige külmematele kehadele protsessis, mis kestab nii kaua, kuni kahe kontakti vahel on temperatuuride vahe. Siis soojus on energia, mida edastatakse ühest süsteemist teise, kuna nende vahel on temperatuuride vahe.

Kokkuleppe kohaselt määratletakse see soojusena (Q) positiivne see, mida süsteem absorbeerib, ja negatiivse soojusena, mida süsteem edastab.

Ülaltoodust järeldub, et mitte kõik objektid ei absorbeeri ega hoia soojust sama hõlpsalt; seega kuumutatakse teatud materjale kergemini kui teisi.

Tuleb arvestada, et lõpuks sõltub keha küttevõimsus keha olemusest ja koostisest.

Indeks

  • 1 Valemid, üksused ja meetmed 
  • 2 Spetsiifiline soojus
    • 2.1 Vee spetsiifiline soojus
    • 2.2 Soojusülekanne
  • 3 Näide
    • 3.1 1. etapp
    • 3.2 2. etapp
    • 3.3 3. etapp
    • 3.4 4. etapp
    • 3.5 5. etapp
  • 4 Viited

Valemid, üksused ja meetmed

Soojusmahtu saab määrata alates järgmisest väljendist:

C = dQ / dT

Kui temperatuuri muutus on piisavalt väike, saab ülaltoodud väljendit lihtsustada ja asendada järgmisega:

C = Q / AT

Siis on rahvusvahelise süsteemi soojusvõimsuse mõõtühik juulis per kelvin (J / K).

Soojusvõimsust saab mõõta konstantsel rõhul Clk või konstantses mahus Cv.

Spetsiifiline soojus

Sageli sõltub süsteemi soojusvõimsus selle aine kogusest või massist. Sel juhul, kui süsteem koosneb ühest homogeensete omadustega ainest, on vajalik konkreetne soojus, mida nimetatakse ka spetsiifiliseks soojusvõimsuseks (c)..

Seega on konkreetse soojuse mass soojuse kogus, mis tuleb anda aine massühikule, et tõsta selle temperatuuri Kelvini kraadi võrra, ja seda saab määrata järgmise väljenduse põhjal:

c = Q / mAT

Selles võrrandis m on aine mass. Seetõttu on konkreetse soojuse mõõtühik antud juhul juulis kilogrammi kohta kelvini kohta (J / kg K) või ka juuli gramm per kelvin (J / g K)..

Samamoodi on molaarne spetsiifiline soojus soojuse kogus, mis tuleb viia aine mooli, et tõsta selle temperatuuri Kelvini võrra. Ja seda saab määrata järgmise väljenduse põhjal:

c = Q / n ΔT

Nimetatud väljendis n on aine moolide arv. See tähendab, et konkreetse soojuse mõõtühik on antud juhul juulis mooli kohta kelvini kohta (J / mol K)..

Spetsiifiline vee soojus

Paljude ainete konkreetsed soojused arvutatakse ja need on tabelites kergesti kättesaadavad. Vedelikus oleva vee erisoojus on 1000 kalorit / kg K = 4186 J / kg K. Teisest küljest on gaasilises olekus vee erisoojus 2080 J / kg K ja tahkes olekus 2050 J / kg K.

Soojusülekanne

Sel viisil ja arvestades, et enamiku ainete spetsiifilised väärtused on juba arvutatud, on võimalik määrata soojuse ülekanne kahe keha või süsteemi vahel järgmiste väljenditega:

Q = c m ΔT

Või kui kasutatakse molaarset soojust:

Q = c n ΔT

Tuleb arvestada, et need väljendid võimaldavad määrata soojusvooge seni, kuni ei muutu olek.

Olukorra muutumise protsessides räägime latentsest soojusest (L), mis on defineeritud kui energia kogus, mida vajatakse aine koguse muutmiseks, et muuta faasi või olekut kas tahkest kuni vedelikuni (termotuum, Lf) või vedelast gaasilisele (aurustumise soojus, L. \ tv).

Tuleb arvestada, et selline energia soojuse kujul tarbitakse täielikult faasimuutuses ja ei muuda temperatuuri muutust. Sellistel juhtudel on aurustamisprotsessis soojusvoo arvutamiseks järgmised väljendid:

Q = Lv m

Kui kasutatakse molaarset soojust: Q = Lv n

Sulandamisprotsessis: Q = Lf  m

Kui kasutatakse molaarset soojust: Q = Lf n

Üldiselt, nagu ka konkreetse soojuse puhul, on enamiku ainete varjatud soojused juba arvutatud ja tabelites kergesti ligipääsetavad. Nii näiteks peate vee puhul:

Lf  = 334 kJ / kg (79,7 cal / g) temperatuuril 0 ° C; Lv = 2257 kJ / kg (539,4 cal / g) 100 ° C juures.

Näide

Vee puhul kuumutatakse külmutatud vee (jää) mass 1 kg temperatuurist -25 ° C temperatuurini 125 ° C (veeaur), kusjuures protsessis tarbitav soojus arvutatakse järgmiselt. :

1. etapp

Jää alates -25 ° C kuni 0 ° C.

Q = c mT = 2050 1 25 = 51250 J

2. etapp

Jää oleku muutus vedelaks veeks.

Q = Lf  m = 334000 1 = 334000 J

3. etapp

Vedel vesi 0 ° C kuni 100 ° C.

Q = c mTT = 4186 1 100 = 418600 J

4. etapp

Oleku muutus vedelast veest veeauru.

Q = Lv m = 2257000 1 = 2257000 J

5. etapp

Vesi aurustatakse 100 ° C kuni 125 ° C.

Q = c mTT = 2080 1 25 = 52000 J

Seega on protsessi üldine soojusvoog iga viie etapi ja selle tulemuste summa 31112850 J..

Viited

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Füüsika köide 1. Cecsa.
  2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Füüsilise keemia maailm. Soojusmaht. (n.d.). Wikipedias. Välja otsitud 20. märtsil 2018, en.wikipedia.org.
  3. Varjatud soojus (n.d.). Wikipedias. Välja otsitud 20. märtsil 2018, en.wikipedia.org.
  4. Clark, John, O.E. (2004). Teaduse oluline sõnaraamat. Barnes & Noble raamatud.
  5. Atkins, P., de Paula, J. (1978/2010). Füüsiline keemia (esimene trükk 1978), üheksas väljaanne 2010, Oxford University Press, Oxford UK.