Formule, unități și măsuri de capacitate calorică



capacitatea de căldură a unui corp sau a unui sistem este coeficientul care rezultă între energia termică transmisă acelui corp și schimbarea temperaturii pe care o resimte în acest proces. O altă definiție mai precisă este că se referă la cantitatea de căldură necesară pentru a fi transmisă unui corp sau unui sistem, astfel încât temperatura acestuia să crească gradul Kelvin.

Se întâmplă în mod continuu că cele mai fierbinți corpuri dau căldură corpurilor mai reci într-un proces care durează atâta timp cât există o diferență de temperatură între cele două corpuri în contact. Apoi, căldura este energia care este transmisă de la un sistem la altul prin simplul fapt că există o diferență de temperatură între ele.

Prin acord este definit ca căldură (Q) pozitiv ceea ce este absorbit de un sistem, și căldura negativă care este transferată de un sistem.

Din cele de mai sus se deduce că nu toate obiectele absoarbe și conservă căldura cu aceeași ușurință; astfel că anumite materiale sunt încălzite mai ușor decât altele.

Trebuie să se țină seama de faptul că, în cele din urmă, capacitatea de căldură a unui corp depinde de natura și compoziția acestuia.

index

  • 1 Formule, unități și măsuri
  • 2 Căldură specifică
    • 2.1 Căldură specifică a apei
    • 2.2 Transmisia de căldură
  • 3 Exemplu
    • 3.1 Etapa 1
    • 3.2 Etapa 2
    • 3.3 Etapa 3
    • 3.4 Etapa 4
    • 3.5 Etapa 5
  • 4 Referințe

Formule, unități și măsuri 

Capacitatea de căldură poate fi determinată pornind de la următoarea expresie:

C = dQ / dT

SDacă schimbarea temperaturii este suficient de mică, expresia de mai sus poate fi simplificată și înlocuită cu următoarea:

C = Q / ΔT

Apoi, unitatea de măsură a capacității de căldură în sistemul internațional este iulie de Kelvin (J / K).

Capacitatea termică poate fi măsurată la o presiune constantă Cp sau la volumul constant Cv.

Căldură specifică

Deseori, capacitatea de căldură a unui sistem depinde de cantitatea de substanță sau de masa sa. În acest caz, atunci când un sistem este alcătuit dintr-o singură substanță cu caracteristici omogene, este necesară o căldură specifică, numită și capacitate termică specifică (c).

Astfel, căldura specifică masei este cantitatea de căldură care trebuie furnizată unității de masă a unei substanțe pentru a-și crește temperatura cu un Kelvin și poate fi determinată din următoarea expresie:

c = Q / m ΔT

În această ecuație m este masa substanței. Prin urmare, în acest caz, unitatea de măsură a căldurii specifice este iulie pe kilogram pe kelvin (J / kg K) sau, de asemenea, iulie pe gram pe kelvin (J / g K).

În mod similar, căldura specifică molarului este cantitatea de căldură care trebuie furnizată unui mol de substanță pentru a-și crește temperatura cu un grad Kelvin. Și se poate determina din următoarea expresie:

c = Q / n ΔT

În expresia menționată, n este numărul de molecule ale substanței. Aceasta implică faptul că unitatea de măsură a căldurii specifice este în acest caz luna iulie pe mol per kelvin (J / mol K).

Căldură specifică a apei

Încălzirea specifică a multor substanțe este calculată și ușor accesibilă în tabele. Valoarea specifică de căldură a apei în stare lichidă este de 1000 calorii / kg K = 4186 J / kg K. Pe de altă parte, căldura specifică a apei în stare gazoasă este de 2080 J / kg K și în stare solidă 2050 J / kg K.

Transportarea căldurii

În acest fel și având în vedere că valorile specifice ale marea majoritate a substanțelor sunt deja calculate, este posibil să se determine transferul de căldură între două corpuri sau sisteme cu următoarele expresii:

Q = c m ΔT

Sau dacă se utilizează căldura specifică molară:

Q = c n ΔT

Ar trebui să se ia în considerare faptul că aceste expresii permit determinarea fluxurilor de căldură atâta timp cât nu există schimbări de stare.

În procesele de schimbare a stării se vorbește despre căldură latentă (L), care este definită ca energia necesară unei cantități de substanță pentru a schimba faza sau starea, fie de la solid la lichid (căldură de fuziune, LF) sau de la lichid la gazos (căldura de vaporizare, Lv).

Trebuie luat în considerare faptul că o astfel de energie sub formă de căldură este consumată în întregime în schimbarea de fază și nu inversează o variație a temperaturii. În astfel de cazuri, expresiile pentru calculul fluxului de căldură în procesul de vaporizare sunt următoarele:

Q = Lv m

Dacă se folosește căldura specifică molară: Q = Lv n

Într-un proces de fuziune: Q = LF m

Dacă se folosește căldura specifică molară: Q = LF n

În general, ca și în cazul căldurii specifice, încălzile latente ale majorității substanțelor sunt deja calculate și ușor accesibile în tabele. Astfel, de exemplu, în cazul apei trebuie:

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

exemplu

În cazul apei, dacă o masă de apă înghețată (gheață) de 1 kg este încălzită de la o temperatură de -25 ° C la o temperatură de 125 ° C (vapori de apă), căldura consumată în proces se calculează după cum urmează :

Etapa 1

Gheață de la -25 ° C la 0 ° C.

Q = c m ΔT = 2050 1 25 = 51250 J

Etapa 2

Modificarea stării gheții în apă lichidă.

Q = LF m = 334000 1 = 334000 J

Etapa 3

Apă lichidă de la 0 ° C la 100 ° C.

Q = c m ΔT = 4186 1 100 = 418600 J

Etapa 4

Schimbarea stării de la apa lichidă la vaporii de apă.

Q = Lv m = 2257000 1 = 2257000 J

Etapa 5

Abur de apă de la 100 ° C la 125 ° C.

Q = c m ΔT = 2080 1 25 = 52 000 J

Astfel, fluxul total de căldură în proces este suma celui produs în fiecare dintre cele cinci etape și rezultă în 31112850 J.

referințe

  1. Resnik, Halliday și Krane (2002).Volumul fizicii 1. CECSA.
  2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed.Lumea Chimiei Fizice. Capacitatea de căldură. (N.d.). În Wikipedia. Adus pe 20 martie 2018, de la en.wikipedia.org.
  3. Latent Heat (N.d.). În Wikipedia. Adus pe 20 martie 2018, de la en.wikipedia.org.
  4. Clark, John, O.E. (2004).Dicționarul esențial al științei. Carti Barnes & Noble.
  5. Atkins, P., de Paula, J. (1978/2010).Chimie fizică, (prima ediție 1978), ediția a noua, 2010, Oxford University Press, Oxford UK.