Plik pojemność cieplna ciała lub układu jest ilorazem, który jest wynikiem między energią cieplną przekazaną do tego ciała a zmianą temperatury, której doświadcza w tym procesie. Inną dokładniejszą definicją jest to, że odnosi się do tego, ile ciepła trzeba przekazać organizmowi lub systemowi, aby jego temperatura wzrosła o jeden stopień kelwina..
Zdarza się w sposób ciągły, że najgorętsze ciała oddają ciepło zimniejszym ciałom w procesie, który trwa tak długo, jak długo istnieje różnica temperatur między dwoma stykającymi się ciałami. Zatem ciepło to energia, która jest przenoszona z jednego systemu do drugiego przez prosty fakt, że między nimi występuje różnica temperatur..
Umownie definiuje się go jako ciepło (Q) pozytywne to, które jest absorbowane przez system i jako ujemne ciepło to, które jest przenoszone przez system.
Z powyższego wynika, że nie wszystkie przedmioty pochłaniają i zatrzymują ciepło z taką samą łatwością; w ten sposób niektóre materiały nagrzewają się łatwiej niż inne.
Należy wziąć pod uwagę, że ostatecznie pojemność cieplna ciała zależy od jego natury i składu..
Indeks artykułów
Pojemność cieplną można określić, zaczynając od następującego wyrażenia:
C = dQ / dT
SJeśli zmiana temperatury jest wystarczająco mała, poprzednie wyrażenie można uprościć i zastąpić następującym:
C = Q / ΔT
Tak więc jednostką miary pojemności cieplnej w systemie międzynarodowym jest dżul na kelwin (J / K).
Pojemność cieplną można mierzyć przy stałym ciśnieniu Cp lub przy stałej objętości C.v.
Często pojemność cieplna układu zależy od ilości substancji lub masy. W tym przypadku, gdy system składa się z pojedynczej substancji o jednorodnych właściwościach, wymagane jest ciepło właściwe, zwane również pojemnością cieplną właściwą (c).
Zatem ciepło właściwe masy to ilość ciepła, która musi być dostarczona do masy jednostkowej substancji, aby podnieść jej temperaturę o jeden stopień kelwina, i można ją określić na podstawie następującego wyrażenia:
c = Q / m ΔT
W tym równaniu m jest masą substancji. Dlatego jednostką miary ciepła właściwego w tym przypadku jest dżul na kilogram na kelwin (J / kg K) lub również dżul na gram na kelwin (J / g K).
Podobnie, molowe ciepło właściwe to ilość ciepła, która musi być dostarczona do mola substancji, aby podnieść jej temperaturę o jeden stopień kelwina. Można to określić na podstawie następującego wyrażenia:
c = Q / n ΔT
W tym wyrażeniu n jest liczbą moli substancji. Oznacza to, że jednostką miary ciepła właściwego w tym przypadku jest dżul na mol na kelwin (J / mol · K).
Specyficzne wartości cieplne wielu substancji są obliczane i łatwo dostępne w tabelach. Wartość ciepła właściwego wody w stanie ciekłym wynosi 1000 kalorii / kg K = 4186 J / kg K.Wręcz przeciwnie, ciepło właściwe wody w stanie gazowym wynosi 2080 J / kg K, aw stanie stałym 2050 J / kg K..
W ten sposób i biorąc pod uwagę, że określone wartości zdecydowanej większości substancji zostały już obliczone, możliwe jest określenie wymiany ciepła między dwoma ciałami lub układami za pomocą następujących wyrażeń:
Q = c m ΔT
Lub jeśli stosuje się ciepło właściwe dla molowego:
Q = c n ΔT
Należy wziąć pod uwagę, że wyrażenia te pozwalają na określenie strumieni ciepła, o ile nie następuje zmiana stanu.
W procesach zmiany stanu mówimy o cieple utajonym (L), które definiuje się jako energię wymaganą przez pewną ilość substancji do zmiany fazy lub stanu, ze stanu stałego na ciekły (ciepło topnienia, Lfa) lub z ciekłego na gazowy (ciepło parowania, L.v).
Należy wziąć pod uwagę, że taka energia w postaci ciepła jest w całości zużywana podczas przemiany fazowej i nie odwraca zmiany temperatury. W takich przypadkach wyrażenia do obliczenia strumienia ciepła w procesie parowania są następujące:
Q = Lv m
Jeśli stosuje się ciepło właściwe dla molowego: Q = Lv n
W procesie fuzji: Q = Lfa m
Jeśli stosuje się ciepło właściwe dla molowego: Q = Lfa n
Ogólnie rzecz biorąc, podobnie jak w przypadku ciepła właściwego, utajone ciepło większości substancji jest już obliczone i jest łatwo dostępne w tabelach. Tak więc np. W przypadku wody należy:
Lfa = 334 kJ / kg (79,7 kal / g) w 0 ° C; Lv = 2257 kJ / kg (539,4 kal / g) w 100 ° C.
W przypadku wody, jeżeli 1 kg zamarzniętej wody (lodu) podgrzewa się od temperatury -25 ° C do temperatury 125 ° C (para wodna), ciepło zużyte w procesie należy obliczyć w następujący sposób:
Lód od -25 ºC do 0 ºC.
Q = c m ΔT = 2050 1 25 = 51250 J
Zmiana stanu z lodu na wodę w stanie ciekłym.
Q = Lfa m = 334000 1 = 334000 J
Woda w stanie ciekłym od 0 ºC do 100 ºC.
Q = c m ΔT = 4186 1100 = 418600 J
Zmiana stanu z wody w stanie ciekłym na parę wodną.
Q = Lv m = 2257000 1 = 2257000 J
Para wodna od 100 ° C do 125 ° C.
Q = c m ΔT = 2080 1 25 = 52000 J
Zatem całkowity strumień ciepła w procesie jest sumą strumienia wytwarzanego w każdym z pięciu etapów i daje w wyniku 31112850 J.
Jeszcze bez komentarzy