Vzorce, jednotky a míry kalorické kapacity



tepelná kapacita tělesa nebo systému je podíl, který vzniká mezi tepelnou energií přenášenou na toto tělo a změnou teploty, kterou zažívá v tomto procesu. Další přesnější definicí je, že se týká toho, kolik tepla je nutné přenášet do těla nebo systému tak, aby jeho teplota zvýšila stupeň Kelvin.

Stává se nepřetržitě, že nejžhavější tělesa dávají teplo nejchladnějším tělesům v procesu, který trvá tak dlouho, dokud existuje teplotní rozdíl mezi oběma tělesy v kontaktu. Pak je teplo energií, která je přenášena z jednoho systému do druhého prostým faktem, že mezi nimi existuje teplotní rozdíl.

Podle dohody se definuje jako teplo (Q) pozitivní, které je absorbováno systémem, a jako negativní teplo, které je přenášeno systémem.

Z výše uvedeného vyplývá, že ne všechny objekty absorbují a šetří teplo se stejnou lehkostí; některé materiály jsou tak ohřívány snadněji než jiné.

Je třeba vzít v úvahu, že výhřevnost těla závisí na povaze a složení těla.

Index

  • 1 Vzorce, jednotky a míry 
  • 2 Specifické teplo
    • 2.1 Specifické teplo vody
    • 2.2 Přenos tepla
  • 3 Příklad
    • 3.1 Stupeň 1
    • 3.2 Stupeň 2
    • 3.3 Fáze 3
    • 3.4 Fáze 4
    • 3.5 Fáze 5
  • 4 Odkazy

Vzorce, jednotky a míry

Tepelná kapacita může být určena počínaje následujícím výrazem:

C = dQ / dT

Pokud je změna teploty dostatečně malá, může být výše uvedený výraz zjednodušen a nahrazen tímto: \ t

C = Q / AT

Jednotka měření tepelné kapacity v mezinárodním systému je pak červenec na kelvin (J / K).

Tepelný výkon lze měřit při konstantním tlaku Cstr nebo při konstantním objemu Cv.

Specifické teplo

Tepelná kapacita systému často závisí na jeho množství látky nebo její hmotnosti. V tomto případě, když je systém tvořen jednou látkou s homogenními vlastnostmi, je požadováno specifické teplo, nazývané také specifická tepelná kapacita (c)..

Teplo specifické pro hmotnost je tedy množství tepla, které musí být přiváděno do hmotnostní jednotky látky za účelem zvýšení její teploty o stupeň Kelvin, a může být stanoveno z následujícího výrazu:

c = Q / m AT

V této rovnici m je hmotnost látky. Jednotka měření specifického tepla je tedy v tomto případě červenec na kilogram na kelvin (J / kg K) nebo také na červenec na gram na kelvin (J / g K).

Podobně, molární specifické teplo je množství tepla, které musí být dodáno k molu látky ke zvýšení jeho teploty o stupeň Kelvin. A to lze určit z následujícího výrazu:

c = Q / n AT

V uvedeném výrazu n je počet molů látky. To znamená, že jednotka měření specifického tepla je v tomto případě červenec na mol na kelvin (J / mol K).

Specifické teplo vody

Specifické teploty mnoha látek jsou vypočteny a snadno dostupné v tabulkách. Specifická tepelná hodnota vody v kapalném stavu je 1000 kalorií / kg K = 4186 J / kg K. Na druhé straně je specifické teplo vody v plynném stavu 2080 J / kg K a v pevném stavu 2050 J / kg K.

Přenos tepla

Tímto způsobem a vzhledem k tomu, že specifické hodnoty převážné většiny látek jsou již vypočteny, je možné určit přenos tepla mezi dvěma tělesy nebo systémy s následujícími výrazy:

Q = cm AT

Nebo pokud se použije molární specifické teplo:

Q = cn AT

Je třeba vzít v úvahu, že tyto výrazy umožňují určit tepelné toky, pokud nedojde ke změně stavu.

V procesech změny stavu hovoříme o latentním teple (L), které je definováno jako energie potřebná množstvím látky ke změně fáze nebo stavu, buď z pevné látky do kapaliny (teplo tavení, Lf) nebo z kapaliny na plyn (teplo odpařování, Lv).

Je třeba vzít v úvahu, že tato energie ve formě tepla se spotřebovává úplně ve fázi změny a nezmění změnu teploty. V takových případech jsou výrazy pro výpočet tepelného toku v procesu odpařování následující:

Q = Lv m

Pokud se použije molární specifické teplo: Q = Lv n

Při fúzním procesu: Q = Lf  m

Pokud se použije molární specifické teplo: Q = Lf n

Obecně, stejně jako u specifického tepla, je latentní teplo většiny látek již vypočteno a snadno dostupné v tabulkách. Například v případě vody musíte:

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

Příklad

V případě vody, je-li hmotnost zmrazené vody (ledu) 1 kg zahřátá z teploty -25 ° C na teplotu 125 ° C (vodní pára), teplo spotřebované v procesu by bylo vypočteno následujícím způsobem: :

Fáze 1

Led od -25 ° C do 0 ° C.

Q = cm AT = 2050 1 25 = 51250 J

Fáze 2

Změna stavu ledu na kapalnou vodu.

Q = Lf  m = 334000 1 = 334000 J

Fáze 3

Kapalná voda od 0 ºC do 100 ºC.

Q = cm AT = 4186 1 100 = 418600 J

Fáze 4

Změna stavu z kapalné vody na vodní páru.

Q = Lv m = 2257000 1 = 2257000 J

Fáze 5

Pára vody od 100 ºC do 125 ºC.

Q = cm AT = 2080 1 25 = 52000 J

Tudíž celkový tepelný tok v procesu je součtem toho, který byl vyroben v každém z pěti stupňů a výsledky v 31112850 J.

Odkazy

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fyzikální svazek 1. Cecsa.
  2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Svět fyzikální chemie. Tepelná kapacita. (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 20. března 2018, z en.wikipedia.org.
  3. Latentní teplo (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 20. března 2018, z en.wikipedia.org.
  4. Clark, John, O.E. (2004). Základní vědecký slovník. Barnes & Noble knihy.
  5. Atkins, P., de Paula, J. (1978/2010). Fyzikální chemie (první vydání 1978), deváté vydání 2010, Oxford University Press, Oxford UK.