פורמולות קיבוליות, יחידות ומידות

ה קיבולת חום של גוף או מערכת הוא המנה שמביא בין אנרגיית החום המועברת לאותו גוף לבין השינוי בטמפרטורה שהוא חווה בתהליך זה. הגדרה מדויקת יותר היא כי זה מתייחס כמה חום יש צורך להעביר לגוף או מערכת, כך הטמפרטורה שלה מגדילה תואר קלווין.

זה קורה ברציפות כי הגופים החמים לתת חום לגופים הקרים ביותר בתהליך שנמשך כל עוד יש הבדל טמפרטורה בין שני הגופים במגע. ואז, החום הוא האנרגיה המועברת ממערכת אחת לאחרת על ידי העובדה הפשוטה שיש הבדל טמפרטורה ביניהן.

על פי הסכם זה מוגדר חום (ש) חיובי אשר נספג על ידי מערכת, כמו חום שלילי מועבר על ידי המערכת.

מן האמור לעיל הוא מסיק כי לא כל האובייקטים לספוג ולשמר חום באותה קלות; ולכן חומרים מסוימים מחוממים בקלות רבה יותר מאחרים.

יש לקחת בחשבון כי בסופו של דבר, היכולת הקלורית של הגוף תלוי בטבע ובהרכב של הגוף.

אינדקס

• 1 נוסחאות, יחידות ואמצעים 
• 2 חום ספציפי
  • 2.1 חום ספציפי של מים
  • 2.2 תמסורת חום
• 3 דוגמה
  • 3.1 שלב א '
  • 3.2 שלב ב '
  • 3.3 שלב 3
  • 3.4 שלב 4
  • 3.5 שלב 5
• 4 הפניות

נוסחאות, יחידות ואמצעים

ניתן לקבוע את קיבולת החום החל מהביטוי הבא:

C = dQ / dT

אם השינוי בטמפרטורה קטן מספיק, הביטוי הנ"ל ניתן לפשט ולהחליף את הדברים הבאים:

C = Q / ΔT

לאחר מכן, יחידת המדידה של קיבולת החום במערכת הבינלאומית הוא יולי לכל קלווין (J / K).

ניתן למדוד את קיבולת החום בלחץ קבוע_{עמ '} או בנפח קבוע C_v.

חום ספציפי

לעתים קרובות קיבולת החום של מערכת תלויה בכמות החומר שלה או המסה שלה. במקרה זה, כאשר מערכת מורכבת מחומר יחיד בעל מאפיינים הומוגניים, נדרש חום ספציפי, הנקרא גם יכולת חום ספציפית (c).

לפיכך, החום המסה הספציפי הוא כמות החום שיש לספק ליחידה ההמונית של חומר כדי להגדיל את הטמפרטורה שלו על ידי תואר קלווין, וניתן לקבוע מהביטוי הבא:

c = Q / m ΔT

ב משוואה זו מ 'הוא המסה של החומר. לכן, יחידת המדידה של החום הספציפי במקרה זה היא יולי לקילוגרם לכל קלווין (J / kg K), או גם יולי לכל גרם לקלווין (J / g K).

באופן דומה, חום ספציפי טוחנת הוא כמות החום כי חייב להיות מסופק על השומה של חומר כדי להגדיל את הטמפרטורה שלו על ידי קלווין תואר. וזה ניתן לקבוע מן הביטוי הבא:

c = Q / n ΔT

הביטוי אמר n הוא מספר שומות של החומר. זה מרמז כי יחידת המדידה של החום הספציפי במקרה זה הוא יולי לכל שומה לכל קלווין (J / mol K).

חום ספציפי של מים

החימום הספציפי של חומרים רבים מחושב ונגיש בקלות בטבלאות. ערך החום הספציפי של המים במצב הנוזל הוא 1000 קלוריות / ק"ג K = 4186 J / kg K. מצד שני, החום הספציפי של המים במצב הגזי הוא 2080 J / kg K במצב מוצק 2050 J / ק"ג.

העברת חום

בדרך זו ובהינתן כי הערכים הספציפיים של הרוב המכריע של החומרים כבר מחושבים, ניתן לקבוע את העברת החום בין שני גופים או מערכות עם הביטויים הבאים:

Q = c m ΔT

או אם החום ספציפי טוחנת משמש:

Q = c n ΔT

יש לקחת בחשבון כי ביטויים אלה מאפשרים לקבוע את שטפי החום כל עוד אין שינוי של המדינה.

בתהליכי השינוי של המדינה אנו מדברים על חום סמוי (L), המוגדר כאנרגיה הנדרשת על ידי כמות חומר לשנות את השלב או המדינה, בין מוצק לנוזל (חום של היתוך, L_ו) או מנוזל לגזי (חום של אידוי, L_v).

יש לקחת בחשבון כי אנרגיה כזו בצורה של חום נצרכת כולה שינוי בשלב ולא להפוך וריאציה של הטמפרטורה. במקרים כאלה הביטויים לחישוב זרימת החום בתהליך אידוי הם כדלקמן:

Q = L_v מ

אם החום הספציפי טוחנת משמש: Q = L_v n

בתהליך מיזוג: Q = L_ו  מ

אם החום הספציפי טוחנת משמש: Q = L_ו n

באופן כללי, כמו בחום ספציפי, החימום החבוי של רוב החומרים כבר מחושב ונגיש בקלות בטבלאות. כך, למשל, במקרה של מים אתה צריך:

L_ו  = 334 ק"ג / ק"ג (79.7 ק"ג / גרם) ב -0 ° C; L_v = 2257 ק"ג / ק"ג (539.4 ק"ג / גרם) ב 100 ° C.

דוגמה

במקרה של מים, אם מסה של מים קפואים (קרח) של 1 ק"ג מחומם מטמפרטורה של -25 ° C לטמפרטורה של 125 ° C (אדי מים), החום הנצרך בתהליך יחושב כדלקמן You

שלב 1

קרח מ -25 מעלות צלסיוס עד 0 מעלות צלסיוס.

Q = c m ΔT = 2050 1 25 = 51250 J

שלב 2

שינוי מצב הקרח במים נוזליים.

Q = L_ו  מ '= 334000 1 = 334000 י

שלב 3

מים נוזליים מ 0 ºC עד 100 מעלות צלזיוס.

Q = c m ΔT = 4186 1 100 = 418600 J

שלב 4

שינוי מצב מים נוזליים לאדי מים.

Q = L_v m = 2257000 1 = 2257000 J

שלב 5

קיטור של מים מ 100 מעלות צלזיוס עד 125 מעלות צלסיוס.

Q = c m ΔT = 2080 1 25 = 52000 J

לפיכך, זרימת החום הכוללת בתהליך היא הסכום של אחד המיוצר בכל אחד מחמשת השלבים והתוצאות ב 31112850 J.

הפניות

1. רזניק, האלידיי וקריין (2002). פיזיקה כרך 1. ססה.
2. Laider, Keith, J. (1993). הוצאת אוניברסיטת אוקספורד, עולם הכימיה הפיסיקלית /. קיבולת חום. (n.d). בוויקיפדיה. אוחזר ב -20 במרץ 2018, מ en.wikipedia.org.
3. חום סמוי (n.d). בוויקיפדיה. אוחזר ב -20 במרץ 2018, מ en.wikipedia.org.
4. קלארק, ג 'ון, O.E. (2004). המילון החיוני למדע. בארנס וספרי נובל.
5. Atkins, P., de Paula, J. (1978/2010). כימיה פיסיקלית, (מהדורה ראשונה 1978), מהדורה תשיעית 2010, הוצאת אוניברסיטת אוקספורד, אוקספורד בריטניה.