Spesifikk varme er energien som kreves for å øke temperaturen på 1 gram av et rent stoff med 1 °. Parameteren avhenger av dens kjemiske sammensetning og aggregeringstilstand: gassformig, flytende eller fast. Etter oppdagelsen startet en ny runde i utviklingen av termodynamikk, vitenskapen om forbigående energiprosesser, som er relatert til systemets varme og funksjon.
Som oftest, spesifikk varme og det grunnleggende om termodynamikk brukes i fremstillingen radiatorer og systemer designet for kjøling av biler, så vel som i kjemi, atomteknikk og aerodynamikk. Hvis du vil vite hvordan den spesifikke varmen beregnes, kan du sjekke ut den foreslåtte artikkelen.
Formel
Før du fortsetter med den direkte beregningen av parameteren, bør du gjøre deg kjent med formelen og dens komponenter.
Formelen for beregning av den spesifikke varmen er som følger:
- c = Q / (m * ∆T)
Kunnskap om mengdene og deres symbolske betegnelser som brukes i beregningen er ekstremt viktig. Imidlertid er det nødvendig ikke bare å kjenne deres visuelle utseende, men også å forstå betydningen av hver av dem tydelig. Beregningen av et stoffs spesifikke varmekapasitet er representert av følgende komponenter:
ΔT er et symbol som betyr en gradvis endring i temperaturen til et stoff. "Δ" -tegnet uttales delta.
ΔT kan beregnes ved hjelp av formelen:
ΔT = t2 - t1, hvor
- t1 - primær temperatur;
- t2 er den endelige temperaturen etter endringen.
m er massen av stoffet som brukes til oppvarming (gr).
Q - varmemengde (J / J)
På grunnlag av Tsr kan andre ligninger utledes:
- Q = m * cp * ΔT - mengde varme;
- m = Q / cr * (t2 - t1) - stoffets masse;
- t1 = t2– (Q / cp * m) - primær temperatur;
- t2 = t1 + (Q / cp * m) - sluttemperatur.
Definisjon og formel for mengden varme
Den indre energien til et termodynamisk system kan endres på to måter:
- gjør arbeid på systemet,
- gjennom termisk interaksjon.
Overføring av varme til kroppen er ikke forbundet med å utføre makroskopisk arbeid på kroppen. I dette tilfellet er endringen i intern energi forårsaket av det faktum at individuelle molekyler i kroppen med høyere temperatur gjør arbeid på noen molekyler i kroppen, som har en lavere temperatur. I dette tilfellet realiseres termisk interaksjon på grunn av varmeledningsevne. Energioverføring er også mulig gjennom stråling. Systemet med mikroskopiske prosesser (ikke relatert til hele kroppen, men til individuelle molekyler) kalles varmeoverføring. Mengden energi som overføres fra en kropp til en annen som et resultat av varmeoverføring bestemmes av mengden varme som overføres fra en kropp til en annen.
Definisjon
Varme
kalles energien som blir mottatt (eller gitt bort) av kroppen i prosessen med varmeutveksling med de omkringliggende kroppene (miljøet). Varme er indikert, vanligvis med bokstaven Q.
Dette er en av de grunnleggende størrelsene i termodynamikken. Varme er inkludert i de matematiske uttrykkene for termodynamikkens første og andre prinsipper. Varme sies å være energi i form av molekylær bevegelse.
Varme kan kommuniseres til systemet (kroppen), eller det kan tas fra det. Det antas at hvis varme tilføres systemet, er det positivt.
Instruksjoner for beregning av parameteren
Regne ut fra
stoffet er ganske enkelt, og for å gjøre dette må du følge disse trinnene:
- Ta beregningsformelen: Varmekapasitet = Q / (m * ∆T)
- Skriv ut de opprinnelige dataene.
- Koble dem til formelen.
- Beregn og få resultatet.
La oss som et eksempel beregne et ukjent stoff som veier 480 gram og har en temperatur på 15 ºC, som som et resultat av oppvarming (35 000 J) økte til 250 º.
I henhold til instruksjonene ovenfor utfører vi følgende handlinger:
Vi skriver ut de første dataene:
- Q = 35 tusen J;
- m = 480 g;
- ΔT = t2 - t1 = 250–15 = 235 ºC.
Vi tar formelen, erstatter verdiene og løser:
c = Q / (m * ∆T) = 35 tusen J / (480 g * 235º) = 35 tusen J / (112800 g * º) = 0,31 J / g * º.
Mengde varme
Mengden varme er energien som kroppen mister eller får under varmeoverføringen. Dette fremgår også av navnet. Ved avkjøling vil kroppen miste en viss mengde varme, og når den varmes opp, vil den absorbere. Og svarene på spørsmålene våre viste oss hva er mengden varme avhengig av? For det første, jo større kroppsmasse, jo mer varme må du bruke på å endre temperaturen med en grad. For det andre avhenger mengden varme som kreves for å varme opp en kropp av stoffet den består av, det vil si av typen stoff. Og for det tredje er forskjellen i kroppstemperaturer før og etter varmeoverføring også viktig for våre beregninger. Basert på ovenstående kan vi bestemme varmen med formelen:
Q = cm (t_2-t_1),
hvor Q er mengden varme, m er kroppens masse, (t_2-t_1) er forskjellen mellom kroppens start- og sluttemperatur, c er stoffets spesifikke varmekapasitet, er funnet fra de tilsvarende tabellene .
Ved å bruke denne formelen kan du beregne mengden varme som er nødvendig for å varme opp en kropp eller som denne kroppen vil frigjøre når den avkjøles.
Mengden varme måles i joule (1 J), som enhver form for energi. Imidlertid ble denne verdien introdusert for ikke så lenge siden, og folk begynte å måle mengden varme mye tidligere. Og de brukte en enhet som er mye brukt i vår tid - kalori (1 kal). 1 kalori er mengden varme som kreves for å varme opp 1 gram vann med 1 grad Celsius. Veiledet av disse dataene kan de som liker å telle kaloriene i mat som spises, av interesseens skyld beregne hvor mange liter vann som kan kokes med energien de spiser sammen med mat i løpet av dagen.
innbetaling
La oss utføre beregningen CP
vann og tinn under følgende forhold:
- m = 500 gram;
- t1 = 24 ° C og t2 = 80 ° C - for vann;
- t1 = 20 ° C og t2 = 180 ° C - for tinn;
- Q = 28 tusen J.
Til å begynne med bestemmer vi henholdsvis ΔT for vann og tinn:
- ΔТв = t2 - t1 = 80–24 = 56 ° C
- ΔТо = t2 - t1 = 180–20 = 160 ºC
Så finner vi den spesifikke varmen:
- с = Q / (m * ΔТв) = 28 tusen J / (500 g * 56 ° C) = 28 tusen J / (28 tusen g * ºC) = 1 J / g * ºC.
- s = Q / (m * ΔTo) = 28 tusen J / (500 g * 160 ° C) = 28 tusen J / (80 tusen g * ºC) = 0,35 J / g * ºC.
Dermed var den spesifikke varmen av vann 1 J / g * ºC, og den for tinn var 0,35 J / g * ºC. Derfor kan vi konkludere med at med en lik verdi av den tilførte varmen på 28 000 J, vil tinn varme opp raskere enn vann, siden varmekapasiteten er mindre.
Varmekapasitet er ikke bare besatt av gasser, væsker og faste stoffer, men også av mat.
Formelen for å beregne varmen når temperaturen endres
Den elementære mengden varme blir betegnet som. Merk at varmeelementet som systemet mottar (gir opp) med en liten endring i tilstanden, ikke er en fullstendig differensial. Årsaken til dette er at varme er en funksjon av prosessen med å endre systemets tilstand.
Den elementære mengden varme som tilføres systemet, og temperaturendringene fra T til T + dT, er lik:
hvor C er kroppens varmekapasitet. Hvis den aktuelle kroppen er homogen, kan formel (1) for mengden varme vises som:
hvor er kroppens spesifikke varme, m er kroppens masse, er den molare varmen, er den molare massen til et stoff, og er antall mol av stoffet.
Hvis kroppen er homogen, og varmekapasiteten anses å være uavhengig av temperatur, kan mengden varme () som kroppen mottar med en økning i temperaturen med en mengde, beregnes som:
hvor t2, t1 kroppstemperatur før oppvarming og etter.Vær oppmerksom på at temperaturene når du finner forskjellen () i beregningene kan erstattes i både Celsius og Kelvin.
Hvordan beregne matvarens varmekapasitet
Ved beregning av effektkapasiteten ligningen har følgende form:
c = (4.180 * w) + (1.711 * p) + (1.928 * f) + (1.547 * c) + (0.908 * a), hvor:
- w er mengden vann i produktet;
- p er mengden proteiner i produktet;
- f er prosentandelen fett;
- c er prosentandelen karbohydrater;
- a er prosentandelen uorganiske komponenter.
Bestem varmekapasiteten til Viola-bearbeidet kremost... For å gjøre dette skriver vi ut de nødvendige verdiene fra sammensetningen av produktet (vekt 140 gram):
- vann - 35 g;
- proteiner - 12,9 g;
- fett - 25,8 g;
- karbohydrater - 6,96 g;
- uorganiske komponenter - 21 g.
Så finner vi med:
- c = (4.180 * w) + (1.711 * p) + (1.928 * f) + (1.547 * c) + (0.908 * a) = (4.180 * 35) + (1.711 * 12.9) + (1.928 * 25, 8 ) + (1,547 * 6,96) + (0,908 * 21) = 146,3 + 22,1 + 49,7 + 10,8 + 19,1 = 248 kJ / kg * ºC.
Hva bestemmer mengden varme
Kroppens indre energi endres når du gjør arbeid eller varmeoverføring. Med fenomenet varmeoverføring overføres intern energi ved varmeledning, konveksjon eller stråling.
Hver kropp, når den er oppvarmet eller avkjølt (under varmeoverføring), mottar eller mister en viss mengde energi. Basert på dette er det vanlig å kalle denne mengden energi for mengden varme.
Så, mengden varme er energien som kroppen gir eller mottar i løpet av varmeoverføringen.
Hvor mye varme er nødvendig for å varme opp vann? Ved hjelp av et enkelt eksempel kan du forstå at det kreves forskjellige mengder varme for å varme opp forskjellige mengder vann. La oss si at vi tar to prøverør med 1 liter vann og 2 liter vann. I hvilket tilfelle kreves det mer varme? I det andre, der det er 2 liter vann i reagensrøret. Det vil ta lengre tid å varme opp det andre røret hvis vi varmer dem opp med samme brannkilde.
Dermed avhenger varmen av kroppsvekten. Jo større masse, jo mer varme kreves for oppvarming, og følgelig trenger kroppen mer tid til å kjøle seg ned.
Hva annet avhenger varmemengden av? Naturligvis fra temperaturforskjellen mellom kroppene. Men det er ikke alt. Når alt kommer til alt, hvis vi prøver å varme opp vann eller melk, trenger vi en annen tid. Det vil si at det viser seg at mengden varme avhenger av stoffet som kroppen består av.
Som et resultat viser det seg at mengden varme som er nødvendig for oppvarming eller mengden varme som frigjøres når kroppen avkjøles, avhenger av massen, av temperaturendringer og av typen stoff som utgjør kroppen.
Nyttige tips
Husk alltid at:
- prosessen med å varme opp metallet er raskere enn for vann, siden den har gjort det CP
2,5 ganger mindre; - om mulig konvertere resultatene til en høyere ordre, hvis forholdene tillater det;
- For å sjekke resultatene kan du bruke Internett og se etter det beregnede stoffet;
- under de samme eksperimentelle forhold, vil mer signifikante temperaturendringer bli observert for materialer med lav spesifikk varme.
Formel for mengden varme under faseoverganger
Overgangen fra en fase av et stoff til en annen er ledsaget av absorpsjon eller frigjøring av en viss mengde varme, som kalles faseovergangsvarmen.
Så for å overføre et stoffelement fra et fast stoff til en væske, bør det fortelles en mengde varme () lik:
hvor er den spesifikke fusjonsvarmen, er dm kroppsmasseelementet. Det bør tas i betraktning at kroppen må ha en temperatur som er lik smeltetemperaturen til det aktuelle stoffet. Under krystallisering frigjøres varme lik (4).
Mengden varme (fordampningsvarme) som er nødvendig for å omdanne en væske til damp kan bli funnet som:
hvor r er den spesifikke fordampningsvarmen. Når damp kondenserer, frigjøres varme. Fordampningsvarmen er lik kondensvarmen til like masser av materie.
Hvordan beregne mengden varme for å varme kroppen
For eksempel er det nødvendig å beregne mengden varme som må brukes for å varme opp 3 kg vann fra en temperatur på 15 ° C til en temperatur på 85 ° C. Vi kjenner den spesifikke varmen til vann, det vil si mengden energi som er nødvendig for å varme opp 1 kg vann med 1 grad. For å finne ut hvor mye varme i vårt tilfelle, må du multiplisere vannets spesifikke varmekapasitet med 3 og med antall grader som du trenger for å øke temperaturen på vannet. Så dette er 4200 * 3 * (85-15) = 882.000.
I parentes beregner vi nøyaktig antall grader, og trekker initialen
Så, for å varme opp 3 kg vann fra 15 til 85 ° C, trenger vi 882 000 J av mengden varme.
Varmemengden er angitt med bokstaven Q, formelen for beregning av den er som følger:
Q = c * m * (t2-t1).
Hva er spesifikk varme
Hvert stoff i naturen har sine egne egenskaper, og oppvarming av hvert enkelt stoff krever en annen mengde energi, dvs. mengden varme.
Spesifikk varme av et stoff Er en verdi lik mengden varme som må overføres til en kropp med en masse på 1 kg for å varme den opp til en temperatur på 1 0C
Spesifikk varme er betegnet med bokstaven c og har en måleverdi på J / kg *
For eksempel er den spesifikke varmekapasiteten til vann 4200 J / kg * 0C. Det vil si at dette er mengden varme som må overføres til 1 kg vann for å varme den med 1 0C
Det skal huskes at den spesifikke varmekapasiteten til stoffer i forskjellige tilstander av aggregering er forskjellig. Det vil si at det kreves en annen mengde varme for å varme isen med 1 ° C.
