Tepelná kapacita

Aká je tepelná kapacita?

Ten tepelná kapacita tela alebo systému je kvocient, ktorý vedie medzi tepelnou energiou prenášanou do tohto tela a zmenou teploty, ktorú v tomto procese prežíva. Ďalšou presnejšou definíciou je, že sa týka toho, koľko tepla je potrebné prenášať do tela alebo systému, aby jej teplota zvýšila stupeň Kelvin.

Neustále sa stáva, že najhorúcejšie telá dávajú najchladnejšie telá v procese, ktorý sa rozširuje, zatiaľ čo medzi týmito dvoma telami v kontakte existuje teplotný rozdiel. Teplo je teda energia, ktorá sa prenáša z jedného systému do druhého jednoduchým faktom, že medzi nimi existuje teplotný rozdiel.

Na základe dohody je definovaná ako teplo (Otázka) pozitívny, ktorý je absorbovaný systémom a ako negatívne teplo, ktoré je priradené systémom.

Z vyššie uvedeného je zrejmé, že nie všetky objekty absorbujú a udržiavajú teplo s rovnakou ľahkosťou; Niektoré materiály sa teda zahrievajú ľahšie ako iné.

Malo by sa brať do úvahy, že v konečnom dôsledku závisí tepelná kapacita tela od povahy a zloženia toho istého.

Vzorce, jednotky a opatrenia

Tepelná kapacita je možné určiť na základe nasledujúceho výrazu:

C = dq/dt

SiežI Zmena teploty je dostatočne malá, predchádzajúci výraz sa dá zjednodušiť a nahradiť nasledujúcim:

C = q/Δt

Potom je jednotkou merania tepelnej kapacity v medzinárodnom systéme júl Kelvin (J/K).

Tepelnú kapacitu je možné merať pri konštantnom tlaku C_p alebo pri konštantnom objeme C_vložka.

Môže vám slúžiť: ľahké experimenty fyziky (primárna univerzita)

Špecifické teplo

Tepelná kapacita systému často závisí od jeho množstva látky alebo jej hmotnosti. V takom prípade, keď je systém tvorený jednou látkou s homogénnymi charakteristikami, vyžaduje sa špecifické teplo, ktoré sa tiež nazýva špecifická tepelná kapacita (C).

Špecifické hmotnostné teplo je teda množstvo tepla, ktoré sa musí dodať jednotke hmotnosti látky, aby sa zvýšila jej teplota do stupňa Kelvin a môže sa určiť na základe nasledujúceho výrazu:

C = q/ m Δt

V tejto rovnici m je hmotnosť látky. Preto je jednotkou špecifického merania tepla v tomto prípade júl na kilogram od Kelvina (J/Kg K) alebo tiež júl na gram od Kelvina (J/G K K).

Podobne je špecifické molárne teplo množstvo tepla, ktoré sa musí dodávať na mol látky, aby sa zvýšila teplota do stupňa Kelvin. A dá sa určiť z nasledujúceho výrazu:

C = q/ n Δt

V tejto expresii n je počet mólov látky. To znamená, že špecifická tepelná jednotka tepla.

Špecifické vodné teplo

Špecifické teploty mnohých látok sa počítajú a ľahko dostupné v tabuľkách. Špecifická tepelná hodnota vody v kvapalnom stave je 1 000 kalórií/kg k = 4186 j/kg kg. Naopak, špecifické teplo vody v plynnom stave je 2080 j/kg k a v tuhom stave 2050 j/kg kg.

Prenos tepla

Týmto spôsobom a keďže sa už vypočítajú špecifické hodnoty drvivej väčšiny látok, je možné určiť prenos tepla medzi dvoma telami alebo systémami s nasledujúcimi výrazmi:

Môže vám slúžiť: Aká je sieťová sila? (S príkladmi)

Q = c m Δt

Alebo ak sa používa špecifické molárne teplo:

Q = c n Δt

Malo by sa pamätať na to, že tieto výrazy umožňujú určiť tepelné toky za predpokladu, že k zmene štátu nedôjde.

V procesoch zmeny stavu sa hovorí o latentnom teple (L), ktorý je definovaný ako energia potrebná na to, aby množstvo látky zmenilo fázu alebo stav, buď z pevnej na kvapalinu (topenie tepla, L_F) alebo z kvapaliny po plynový (odparovacie teplo, l_vložka).

Malo by sa brať do úvahy, že takáto energia vo forme tepla sa konzumuje úplne pri zmene fázy a nevráti zmenu teploty. V takýchto prípadoch sú výrazy na výpočet tepelného toku v procese odparovania nasledujúce:

Q = L_vložka m

Ak sa používa špecifické molárne teplo: q = l_vložka n

V procese fúzie: q = l_F  m

Ak sa používa špecifické molárne teplo: q = l_F n

Všeobecne, rovnako ako v prípade špecifického tepla, sa už vypočítavajú latentné teploty väčšiny látok a sú ľahko prístupné v tabuľkách. Napríklad v prípade vody musíte:

L_F  = 334 kJ/kg (79,7 limet/g) pri 0 ° C; L_vložka = 2257 kJ/kg (539,4 limet/g) pri 100 ° C.

Príklad

V prípade vody, ak sa hmotnosť zamrznutia (ľad) 1 kg zahrieva z teploty -25 ° C na teplotu 125 ° C (vodná para), teplo spotrebované v procese by sa vypočítalo nasledovne:

Štádium 1

Ľad od -25 ° C do 0 ° C.

Q = c m Δt = 2050 1 25 = 51250 j

Fáza 2

Zmena ľadového stavu na tekutú vodu.

Q = L_F  M = 334000 1 = 334000 j

Stage 3

Kvapalná voda od 0 ° C do 100 ° C.

Môže vám slúžiť: pluto (trpaslík planéta)

Q = c m Δt = 4186 1 100 = 418600 j

Fáza 4

Zmena stavu vodnej kvapalnej vody.

Q = L_vložka M = 2257000 1 = 2257000 j

Stage 5

Vodná para od 100 ° C do 125 ° C.

Q = c m Δt = 2080 1 25 = 52000 j

Celkový tepelný tok v procese je teda súčet vyrobených v každej z piatich etáp a vedie k 3112850 j.