Lämpötehon kaavat, yksiköt ja mitat

lämpökapasiteetti kehon tai järjestelmän osuus on se osuus, joka johtaa siihen kehoon välitetyn lämpöenergian ja sen prosessissa kokeman lämpötilan muutoksen välillä. Toinen tarkempi määritelmä on se, että siinä viitataan siihen, kuinka paljon lämpöä on tarpeen lähettää keholle tai järjestelmälle, jotta sen lämpötila nousee Kelvin-asteeseen.

Jatkuvasti tapahtuu, että kuumimmat kappaleet antavat lämpöä kylmimmille ruumiille prosessissa, joka kestää niin kauan kuin lämpötilaero on kahden kosketuksessa olevan elimen välillä. Sitten lämpö on energia, joka lähetetään yhdestä järjestelmästä toiseen yksinkertaisen tosiasian, että niiden välillä on lämpötilaero.

Sopimuksen mukaan se määritellään lämpöksi (Q) positiivinen järjestelmä, jonka järjestelmä imeytyy, ja negatiivinen lämpö, ​​jonka järjestelmä siirtää.

Edellä esitetystä seuraa, että kaikki esineet eivät absorboi ja säästää lämpöä samalla tavalla; siten tietyt materiaalit kuumennetaan helpommin kuin toiset.

On otettava huomioon, että viime kädessä kehon lämpö- kyky riippuu kehon luonteesta ja koostumuksesta.

indeksi

• 1 Kaavat, yksiköt ja toimenpiteet 
• 2 Erityinen lämpö
  • 2.1 Erityinen veden lämpö
  • 2.2 Lämmönsiirto
• 3 Esimerkki
  • 3.1 Vaihe 1
  • 3.2 Vaihe 2
  • 3.3 Vaihe 3
  • 3.4 Vaihe 4
  • 3.5 Vaihe 5
• 4 Viitteet

Kaavat, yksiköt ja toimenpiteet

Lämpöteho voidaan määrittää seuraavasta ilmaisusta alkaen:

C = dQ / dT

Jos lämpötilan muutos on riittävän pieni, yllä olevaa lauseketta voidaan yksinkertaistaa ja korvata seuraavasti:

C = Q / AT

Sitten kansainvälisen järjestelmän lämpökapasiteetin mittayksikkö on heinä-kelvin (J / K)..

Lämpöteho voidaan mitata vakiopaineessa C_p tai vakio-tilavuudessa C_v.

Erityinen lämpö

Usein järjestelmän lämpökapasiteetti riippuu sen aineen määrästä tai massasta. Tällöin, kun järjestelmä koostuu yhdestä aineksesta, jolla on homogeeniset ominaisuudet, tarvitaan erityistä lämpöä, jota kutsutaan myös ominaislämpökapasiteetiksi (c)..

Tällöin massaspektri on lämmön määrä, joka on syötettävä aineen massayksikköön sen lämpötilan nostamiseksi Kelvin-asteella, ja se voidaan määrittää seuraavasta ilmaisusta:

c = Q / mTT

Tässä yhtälössä m on aineen massa. Tällöin ominaislämmön mittayksikkö on tällöin heinä / kg kelviniä kohti (J / kg K) tai heinäkohtainen gramma kelviniä kohti (J / g K)..

Samoin moolipitoinen lämpö on lämmön määrä, joka on syötettävä aineen mooliin sen lämpötilan nostamiseksi Kelvinin asteella. Ja se voidaan määrittää seuraavasta ilmaisusta:

c = Q / nAT

Mainitussa lausekkeessa n on aineen moolien lukumäärä. Tämä merkitsee, että tässä tapauksessa tietyn lämpöyksikön mittayksikkö on heinä / mooli / kelvin (J / mol K)..

Erityinen veden lämpö

Monien aineiden erityiset lämmitykset lasketaan ja ne ovat helposti saatavilla taulukoissa. Veden ominaislämpöarvo on 1000 kaloria / kg K = 4186 J / kg K. Toisaalta kaasumaisen veden erityinen lämpö on 2080 J / kg K ja kiinteässä tilassa 2050 J / kg K.

Lämmönsiirto

Tällä tavalla ja ottaen huomioon, että useimpien aineiden erityisarvot on jo laskettu, on mahdollista määrittää lämmönsiirto kahden elimen tai järjestelmän välillä seuraavilla ilmaisuilla:

Q = c m AT

Tai jos käytetään molaarista lämpöä:

Q = c n ΔT

On otettava huomioon, että nämä lausekkeet mahdollistavat lämmönvirtausten määrittämisen niin kauan kuin tilannetta ei muuteta.

Tilanvaihtoprosesseissa puhutaan piilevästä lämmöstä (L), joka määritellään energiaksi, jota tarvitaan aineen määrän muuttamiseksi vaiheen tai tilan muuttamiseksi joko kiinteästä nesteeseen (fuusion lämpö, ​​L_F) tai nestemäisestä kaasumaiseen (höyrystymislämpö, ​​L. \ t_v).

On otettava huomioon, että tällainen lämmön muodossa oleva energia kulutetaan kokonaan vaihemuutoksessa eikä se muuta lämpötilan vaihtelua. Tällaisissa tapauksissa höyrystymisprosessin lämpövirtauksen laskemisen ilmaisut ovat seuraavat:

Q = L_v m

Jos käytetään moolispesifistä lämpöä: Q = L_v n

Fuusioprosessissa: Q = L_F  m

Jos käytetään moolispesifistä lämpöä: Q = L_F n

Yleensä, kuten tietyllä lämmöllä, useimpien aineiden piilevä lämmitys on jo laskettu ja helposti saatavilla taulukoissa. Joten esimerkiksi veden tapauksessa sinun on:

L_F  = 334 kJ / kg (79,7 cal / g) 0 ° C: ssa; L_v = 2257 kJ / kg (539,4 cal / g) 100 ° C: ssa.

esimerkki

Veden tapauksessa, jos 1 kg: n jäädytetyn veden massa lämmitetään -25 ° C: n lämpötilasta 125 ° C: n lämpötilaan (vesihöyry), prosessissa käytetty lämpö lasketaan seuraavasti: :

Vaihe 1

Jää -25 ° C: sta 0 ° C: seen.

Q = c mTT = 2050 1 25 = 51250 J

Vaihe 2

Jään tilan muuttuminen nestemäiseksi vedeksi.

Q = L_F  m = 334000 1 = 334000 J

Vaihe 3

Nestemäinen vesi 0 ° C: sta 100 ° C: seen.

Q = c mTT = 4186 1 100 = 418600 J

Vaihe 4

Tilanvaihto nestemäisestä vedestä vesihöyryyn.

Q = L_v m = 2257000 1 = 2257000 J

Vaihe 5

Veden höyry 100 ° C: sta 125 ºC: een.

Q = c mT = 2080 1 25 = 52000 J

Näin ollen prosessin kokonaislämpövirta on kunkin viiden vaiheen tuottaman summan summa ja tuloksena on 31112850 J.

viittaukset

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fysiikka Volume 1. Cecsa.
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, toim. Fyysisen kemian maailma. Lämpökapasiteetti. (N.D.). Wikipediassa. Haettu 20. maaliskuuta 2018 osoitteesta en.wikipedia.org.
3. Litteä lämpö (N.D.). Wikipediassa. Haettu 20. maaliskuuta 2018 osoitteesta en.wikipedia.org.
4. Clark, John, O.E. (2004). Tieteellinen sanakirja. Barnes & Noble -kirjat.
5. Atkins, P., de Paula, J. (1978/2010). Fysikaalinen kemia (ensimmäinen painos 1978), yhdeksäs painos 2010, Oxford University Press, Oxford UK.