Špecifické teplo

Aké je špecifické teplo?

On špecifické teplo Je to množstvo energie, ktorú musí gram určitej látky absorbovať, aby zvýšil svoju teplotu Celzia stupňa. 

Je to intenzívny fyzický majetok, pretože nezávisí od cesta, pretože sa vyjadruje iba pre gram látky; Súvisí to však s počtom častíc a ich molárnou hmotnosťou, ako aj s intermolekulárnymi silami, ktoré ich spájajú.

Množstvo energie absorbovanej látkou je vyjadrené v jednotkách Joule (J) a menej často v kalóriách (vápno). Všeobecne sa predpokladá, že energia sa absorbuje teplom; Energia však môže pochádzať z iného zdroja, ako práca vykonaná na látke (napríklad prísna agitácia).

Špecifický tepelný vzorec

Špecifický vzorec tepla je:

CE = q/Δt · m

Kde to, čo sa absorbuje, Δt zmeny teploty a m je hmotnosť látky; že podľa definície zodpovedá gramu. Analýza vašich jednotiek, ktoré máte:

CE = j/° C · g

Ktoré je možné vyjadriť aj nasledujúcimi spôsobmi:

CE = KJ/K · G

CE = j/° C · kg

Prvý z nich je najjednoduchší a s tým, s čím sa budú riešiť príklady v nasledujúcich častiach.

Vzorec výslovne označuje množstvo absorbovanej energie (J) gramom látky v stupni ° C. Ak by toto množstvo energie chcela vyčistiť, bolo by potrebné nechať E rovnicu::

J = CE · ° C · G

To by vyjadrilo vhodnejším spôsobom a podľa premenných by bolo:

Q = CE · Δt · m

Ako sa vypočíta konkrétne teplo?

Voda ako referencia

V predchádzajúcom vzorci „m“ nepredstavuje gram látky, pretože už je implicitne v CE. Tento vzorec je veľmi užitočný na výpočet špecifických zahrievaní rôznych látok pomocou kalorimetrie.

Ako? Použitie definície kalórií, čo je množstvo energie potrebnej na zahrievanie gramu vody od 14,5 do 15,5 ° C; To sa rovná 4 184 j.

Špecifické teplo vody je neobvykle vysoké a táto vlastnosť sa používa na meranie špecifických zahrievaní iných látok, ktoré poznajú hodnotu 4 184 j.

Môže vám slúžiť: Hydroxid železa (III): Štruktúra, vlastnosti a použitia

Čo to znamená, že konkrétne teplo je vysoké? To je proti značnej odolnosti voči zvýšeniu svojej teploty, takže musí absorbovať viac energie; To znamená, že voda sa musí zahriať oveľa dlhšie v porovnaní s inými látkami, ktoré sa v blízkosti zdroja tepla zahrievajú takmer v konaní.

Z tohto dôvodu sa voda používa pri kalorimetrických meraniach, pretože nemá náhle zmeny teploty absorbovaním energie oddelenej od chemických reakcií; Alebo v tomto prípade kontaktu s iným teplejším materiálom.

Tepelná rovnováha

Keďže voda potrebuje absorbovať veľmi teplo, aby sa zvýšila teplota, teplo môže pochádzať napríklad z horúceho kovu. Berúc do úvahy masy vody a kovu, dôjde k výmene tepla medzi nimi, kým sa nedosiahne to, čo sa nazýva tepelná rovnováha.

Ak k tomu dôjde, teploty vody a kovov sa vyrovnávajú. Teplo oddelené horúcim kovom sa rovná teplu absorbovanej vodou.

Matematický rozvoj

Vedieť to a s posledným vzorcom pre práve opísané, máte:

Otázka_{Vodná voda}= -Q_Kov

Záporné znamenie naznačuje, že teplo sa uvoľňuje z najhorúcejšieho tela do najchladnejších telies (voda). Každá látka má svoju vlastnú špecifickú teplotu tepla a jej hmotnosť, takže tento výraz sa musí vyvinúť takto:

Otázka_{Vodná voda} = CE_{Vodná voda} · Δt_{Vodná voda} · M_{Vodná voda} = -(CE_Kov · Δt_Kov · M_Kov)

Neznámy je CE_Kov, Pretože v tepelnej rovnováhe je konečná teplota pre vodu aj kov rovnaká; Okrem toho sú počiatočné teploty vody a kovu známe pred kontaktom, rovnako ako ich masy. Preto musíte vyčistiť CE_Kov:

ES_Kov = (CE_{Vodná voda} · Δt_{Vodná voda} · M_{Vodná voda})/ (-5_Kov · M_Kov)

Bez zabudnutia, čo CE_{Vodná voda} je 4 184 j/° C · g. Ak sa vyvinú Δt_{Vodná voda} a Δt_Kov, Bude to (t_F - Tón_{Vodná voda}) a (t_F - Tón_Kov), respektíve. Voda sa zahrieva, zatiaľ čo kov ochladzuje, a preto sa záporná značka vynásobí na Δt_Kov pobyt (t_Kov - Tón_F). Inak, Δt_Kov mal by mať zápornú hodnotu za to, že je T_F menšie (chladnejšie) ako t_Kov.

Môže vám slúžiť: Mass: Koncept, vlastnosti, príklady, výpočet

Rovnica sa potom konečne vyjadruje týmto spôsobom:

ES_Kov = CE_{Vodná voda} · (T_F - Tón_{Vodná voda}) · M_{Vodná voda}(T_Kov - Tón_F) · M_Kov

A s ním sa vypočítajú špecifické teploty.

Príklad výpočtu

Máte guľu zvláštneho kovu, ktorý váži 130 g a s teplotou 90 ° C. Toto je ponorené do nádoby na vodu od 100 g do 25 ° C, vo vnútri kalorimetra. Keď sa dosiahne tepelná rovnováha, teplota nádoby sa stáva 40 ° C. Vypočítajte kov CE.

Konečná teplota, t_F, Je to 40 ° C. Poznanie ďalších údajov môžete potom priamo určiť CE:

ES_Kov = (4,184 J/ ° C · G · (40 - 25) ° C · 100 g)/ (90 - 40) ° C · 130g

ES_Kov = 0,965 j/° C · g

Všimnite si, že špecifické teplo vody je asi štvornásobok kovu (4 184/0,965).

Ak je CE veľmi malý, tým väčšia je jeho tendencia zahrievať sa; čo súvisí s jeho tepelnou vodivosťou a šírením. Kov s väčším CE bude mať tendenciu uvoľňovať alebo strácať viac tepla, keď príde do kontaktu s iným materiálom, v porovnaní s iným kovom s menším počtom CE.

Konkrétne príklady tepla

Špecifické teploty pre rôzne látky sú uvedené nižšie.

Vodná voda

Špecifické teplo vody, ako už bolo povedané, je 4 184 j/° C · g.

Vďaka tejto hodnote môžete v oceáne zarobiť veľa slnka a voda sa sotva odparí do značnej miery. To má za následok tepelný rozdiel, ktorý neovplyvňuje morský život. Napríklad, keď idete na pláž plávať, hoci vonku robí veľa slnka, vo vode cítite nižšiu, chladnejšiu teplotu.

Horúca voda musí tiež uvoľniť veľa energie na ochladenie. V tomto procese zahrievajte masy cirkulujúceho vzduchu a zvýšite teploty (mierne) v pobrežných oblastiach počas zimy.

Ďalším zaujímavým príkladom je, že ak by sme neboli tvorení vodou, jeden deň na slnku by mohol byť smrtiaci, pretože teploty našich tiel by rýchlo stúpali.

Môže vám slúžiť: Sulfid meďnatého: Štruktúra, vlastnosti, použitie

Táto jedinečná hodnota EC je spôsobená intermolekulárnymi vodíkovými mostmi. Tieto absorbujú teplo, aby sa zlomili, takže ukladajú energiu. Kým sa nerozbijú, molekuly vody nebudú schopné vibrovať zvyšovanie priemernej kinetickej energie, ktorá sa odráža v zvýšení teploty.

Ľad

Špecifické teplo teploty je 2 090 j/° C · g. Rovnako ako voda, má nezvyčajne vysokú hodnotu. To znamená, že napríklad ľadovec by musel absorbovať obrovské množstvo tepla, aby sa zvýšila jeho teplota. Niektoré dnešné ľadovce však dokonca absorbovali teplo potrebné na topenie (latentné teplo).

Hliník

Špecifické teplo hliníka je 0,900 J/° C · g. Je o niečo nižší ako kov gurie (0,965 J/° C · g). Tu sa teplo absorbuje tak, aby vibrovala kovové atómy hliníka vo svojich kryštalických štruktúrach, a nie jednotlivé molekuly spojené s intermolekulárnymi silami.

Žehlička

Špecifické teplo teploty je 0,444 j/° C · g. Byť menší ako hliník, znamená to, že je proti menšej odolnosti voči zahrievaniu; To znamená, že pred ohňom bude kus železa naživo naživo dlho pred hliníkovým kusom.

Hliník tým, že sa viac podieľa na zahrievaní, udržuje horúce jedlo dlhšie, keď sa na zabalenie občerstvenia používa slávna hliníková fólia.

Vysielať

Špecifické teplo vzduchu je 1 003 j/° C · g. Táto hodnota je veľmi vystavená tlakom a teplotám, ktoré pozostávajú z plynnej zmesi. Tu sa teplo absorbuje, aby vibrovala dusík, kyslík, oxid uhličitý, argón atď.

Striebro

Nakoniec, špecifické teplo pre striebro je 0,234 j/° C · g. Zo všetkých vyššie uvedených látok predstavuje najnižšiu hodnotu CE. To znamená, že pred železom a hliníkom by kúsok striebra zahrial oveľa viac ako ostatné dva kovy. V skutočnosti sa harmonizuje s vysokou tepelnou vodivosťou.

Odkazy

1. Špecifická tepelná kapacita v chémii. Zotavené z: Thoughtco.com
2. Špecifické teplo. Získané z: ScienceWorld.Valfram.com