Specifik värme är den energi som krävs för att öka temperaturen på 1 gram av en ren substans med 1 °. Parametern beror på dess kemiska sammansättning och aggregeringstillstånd: gasformig, flytande eller fast. Efter upptäckten började en ny omgång i utvecklingen av termodynamik, vetenskapen om övergående energiprocesser, som relaterar till systemets värme och funktion.
Vanligtvis, specifik värme och grunderna för termodynamik används vid tillverkningen radiatorer och system avsedda för kylning av bilar samt inom kemi, kärnteknik och aerodynamik. Om du vill veta hur den specifika värmen beräknas, kolla in den föreslagna artikeln.
Formel
Innan du fortsätter med den direkta beräkningen av parametern bör du bekanta dig med formeln och dess komponenter.
Formeln för beräkning av den specifika värmen är följande:
- c = Q / (m * ∆T)
Kunskap om kvantiteterna och deras symboliska beteckningar som används i beräkningen är extremt viktig. Det är emellertid inte bara nödvändigt att känna till deras visuella utseende utan också att tydligt förstå betydelsen av var och en av dem. Beräkningen av ett ämnes specifika värmekapacitet representeras av följande komponenter:
ΔT är en symbol som betyder en gradvis förändring av ämnets temperatur. Tecknet "Δ" uttalas delta.
ΔT kan beräknas med formeln:
ΔT = t2 - t1, där
- t1 - primär temperatur;
- t2 är den slutliga temperaturen efter ändringen.
m är massan av ämnet som används för uppvärmning (gr).
Q - värmemängd (J / J)
På grundval av Tsr kan andra ekvationer härledas:
- Q = m * cp * AT - värmemängd;
- m = Q / cr * (t2 - t1) - ämnets massa;
- t1 = t2– (Q / cp * m) - primär temperatur;
- t2 = t1 + (Q / cp * m) - slutlig temperatur.
Definition och formel för värmemängden
Den interna energin i ett termodynamiskt system kan ändras på två sätt:
- gör arbete på systemet,
- genom termisk interaktion.
Överföringen av värme till kroppen är inte förknippad med att utföra makroskopiskt arbete på kroppen. I detta fall orsakas förändringen av den inre energin av det faktum att enskilda molekyler i kroppen med en högre temperatur arbetar på vissa molekyler i kroppen, som har en lägre temperatur. I detta fall realiseras termisk interaktion på grund av värmeledningsförmåga. Energiöverföring är också möjlig genom strålning. Systemet med mikroskopiska processer (inte relaterat till hela kroppen utan till enskilda molekyler) kallas värmeöverföring. Mängden energi som överförs från en kropp till en annan som ett resultat av värmeöverföring bestäms av mängden värme som överförs från en kropp till en annan.
Definition
Värme
kallas den energi som tas emot (eller ges bort) av kroppen i processen för värmeväxling med de omgivande kropparna (miljö). Värme indikeras, vanligtvis med bokstaven Q.
Detta är en av de grundläggande kvantiteterna i termodynamik. Värme ingår i de matematiska uttrycken för termodynamikens första och andra principer. Värme sägs vara energi i form av molekylär rörelse.
Värme kan kommuniceras till systemet (kroppen) eller så kan det tas bort från det. Man tror att om värme tillförs systemet är det positivt.
Instruktioner för beräkning av parametern
Beräkna från
ämnet är ganska enkelt och för att göra detta måste du följa dessa steg:
- Ta beräkningsformeln: Värmekapacitet = Q / (m * ∆T)
- Skriv ut de ursprungliga uppgifterna.
- Anslut dem till formeln.
- Beräkna och få resultatet.
Som ett exempel, låt oss beräkna ett okänt ämne som väger 480 gram och har en temperatur på 15 ° C, som till följd av uppvärmning (35 tusen J) ökade till 250 °.
Enligt ovanstående instruktioner utför vi följande åtgärder:
Vi skriver ut de ursprungliga uppgifterna:
- Q = 35 tusen J;
- m = 480 g;
- ΔT = t2 - t1 = 250–15 = 235 ºC.
Vi tar formeln, ersätter värdena och löser:
c = Q / (m * ∆T) = 35 tusen J / (480 g * 235º) = 35 tusen J / (112800 g * º) = 0,31 J / g * º.
Mängd värme
Mängden värme är den energi som kroppen tappar eller får under värmeöverföringen. Detta framgår också av namnet. Vid kylning kommer kroppen att tappa en viss mängd värme och när den värms upp absorberar den. Och svaren på våra frågor visade oss vad beror mängden värme på? Först, ju större kroppsmassa, desto mer värme måste spenderas på att ändra temperaturen med en grad. För det andra beror mängden värme som krävs för att värma en kropp på ämnet den består av, det vill säga på vilken typ av ämne. Och för det tredje är skillnaden i kroppstemperaturer före och efter värmeöverföring också viktig för våra beräkningar. Baserat på ovanstående kan vi bestäm mängden värme med formeln:
Q = cm (t_2-t_1),
där Q är mängden värme, m är kroppens massa, (t_2-t_1) är skillnaden mellan kroppens initiala och slutliga temperaturer, c är ämnets specifika värmekapacitet, finns i motsvarande tabeller .
Med hjälp av denna formel kan du beräkna mängden värme som är nödvändig för att värma en kropp eller som kroppen kommer att släppa när den svalnar.
Mängden värme mäts i joule (1 J), precis som alla typer av energi. Detta värde introducerades dock för inte så länge sedan, och människor började mäta mängden värme mycket tidigare. Och de använde en enhet som ofta används i vår tid - kalori (1 kal). 1 kalori är den mängd värme som krävs för att värma 1 gram vatten med 1 grad Celsius. Med hjälp av dessa data kan de som gillar att räkna kalorierna i ätad mat av intresse för att beräkna hur många liter vatten som kan kokas med den energi de konsumerar med mat under dagen.
Betalning
Låt oss utföra beräkningen CP
vatten och tenn under följande förhållanden:
- m = 500 gram;
- t1 = 24 ° C och t2 = 80 ° C - för vatten;
- t1 = 20 ° C och t2 = 180 ° C - för tenn;
- Q = 28 tusen J.
Till att börja med bestämmer vi ΔT för vatten respektive tenn:
- ΔТв = t2 - t1 = 80–24 = 56 ° C
- ΔТо = t2 - t1 = 180–20 = 160 ºC
Sedan hittar vi den specifika värmen:
- с = Q / (m * ΔТв) = 28 tusen J / (500 g * 56 ° C) = 28 tusen J / (28 tusen g * ºC) = 1 J / g * ºC.
- s = Q / (m * ΔTo) = 28 tusen J / (500 g * 160 ° C) = 28 tusen J / (80 tusen g * ºC) = 0,35 J / g * ºC.
Således var den specifika värmen på vatten 1 J / g * ºC och tennens 0,35 J / g * ºC. Därför kan vi dra slutsatsen att tenn med ett lika stort värde på den tillförda värmen på 28 tusen J kommer att värmas upp snabbare än vatten eftersom dess värmekapacitet är mindre.
Värmekapacitet har inte bara gaser, vätskor och fasta ämnen, utan också mat.
Formeln för beräkning av värmen när temperaturen ändras
Den elementära värmemängden kommer att betecknas som. Observera att värmeelementet som systemet tar emot (ger upp) med en liten förändring i dess tillstånd inte är en fullständig skillnad. Anledningen till detta är att värme är en funktion av processen att ändra systemets tillstånd.
Den elementära värmemängden som tillförs systemet och temperaturen ändras från T till T + dT är lika med:
där C är kroppens värmekapacitet. Om den aktuella kroppen är homogen kan formel (1) för mängden värme representeras som:
var är kroppens specifika värme, m är kroppens massa, är molär värme, är ett ämnes molmassa och är antalet mol av ämnet.
Om kroppen är homogen och värmekapaciteten anses vara oberoende av temperaturen, kan mängden värme () som kroppen får med en ökning av sin temperatur med en mängd beräknas som:
där t2, t1 kroppstemperatur före uppvärmning och efter.Observera att temperaturerna när du hittar skillnaden () i beräkningarna kan ersättas i både Celsius och Kelvin.
Hur man beräknar matens värmekapacitet
Vid beräkning av effektkapaciteten ekvationen har följande form:
c = (4.180 * w) + (1.711 * p) + (1.928 * f) + (1.547 * c) + (0.908 * a), där:
- w är mängden vatten i produkten;
- p är mängden proteiner i produkten;
- f är procentandelen fett;
- c är procentandelen kolhydrater;
- a är procentandelen oorganiska komponenter.
Bestäm värmekapaciteten för Viola-bearbetad gräddeost... För att göra detta skriver vi ut de erforderliga värdena från produktens sammansättning (vikt 140 gram):
- vatten - 35 g;
- proteiner - 12,9 g;
- fetter - 25,8 g;
- kolhydrater - 6,96 g;
- oorganiska komponenter - 21 g.
Sedan hittar vi med:
- c = (4.180 * w) + (1.711 * p) + (1.928 * f) + (1.547 * c) + (0.908 * a) = (4.180 * 35) + (1.711 * 12.9) + (1.928 * 25, 8 ) + (1,547 * 6,96) + (0,908 * 21) = 146,3 + 22,1 + 49,7 + 10,8 + 19,1 = 248 kJ / kg * ºC.
Vad bestämmer mängden värme
Kroppens inre energi förändras vid arbete eller värmeöverföring. Med fenomenet värmeöverföring överförs intern energi genom värmeledning, konvektion eller strålning.
Varje kropp mottar eller tappar en viss mängd energi när den värms eller kyls (under värmeöverföring). Baserat på detta är det vanligt att kalla denna mängd energi för värmemängden.
Så, mängden värme är den energi som kroppen ger eller tar emot i processen för värmeöverföring.
Hur mycket värme behövs för att värma vatten? Med ett enkelt exempel kan du förstå att olika mängder värme krävs för att värma olika mängder vatten. Låt oss säga att vi tar två provrör med 1 liter vatten och 2 liter vatten. I vilket fall krävs mer värme? I det andra, där det finns 2 liter vatten i provröret. Det andra röret tar längre tid att värma upp om vi värmer dem med samma eldkälla.
Således beror mängden värme på kroppsvikt. Ju större massa desto mer värme krävs för uppvärmning och följaktligen behöver kroppen mer tid för att svalna.
Vad mer beror mängden värme på? Naturligtvis från temperaturskillnaden mellan kroppar. Men det är inte allt. När allt kommer omkring, om vi försöker värma vatten eller mjölk, behöver vi en annan tid. Det visar sig att mängden värme beror på det ämne som kroppen består av.
Som ett resultat visar det sig att mängden värme som behövs för uppvärmning eller mängden värme som släpps ut när kroppen svalnar beror på dess massa, temperaturförändringar och vilken typ av ämne som utgör kroppen.
Användbara tips
Kom alltid ihåg att:
- processen för att värma metallen är snabbare än för vatten, eftersom den har gjort det CP
2,5 gånger mindre; - om möjligt konvertera resultaten till en högre ordning, om förhållandena tillåter det;
- För att kontrollera resultaten kan du använda Internet och titta efter det beräknade ämnet;
- under samma experimentella förhållanden kommer mer betydande temperaturförändringar att observeras för material med låg specifik värme.
Formel för mängden värme under fasövergångar
Övergången från en fas av ett ämne till en annan åtföljs av absorption eller frisättning av en viss mängd värme, som kallas fasövergångsvärmen.
Så för att överföra ett ämnesämne från ett fast ämnes tillstånd till en vätska, bör det berättas en mängd värme () som är lika med:
var är den specifika fusionsvärmen, dm är kroppsmasselementet. Det bör tas med i beräkningen att kroppen måste ha en temperatur som är lika med smältemperaturen för det aktuella ämnet. Under kristallisation frigörs värme lika med (4).
Mängden värme (förångningsvärme) som behövs för att omvandla en vätska till ånga kan hittas som:
där r är den specifika förångningsvärmen. När ånga kondenserar frigörs värme. Förångningsvärmen är lika med kondensvärmen för lika massor av materia.
Hur man beräknar mängden värme för att värma kroppen
Det är till exempel nödvändigt att beräkna mängden värme som behöver spenderas för att värma 3 kg vatten från en temperatur på 15 ° C till en temperatur på 85 ° C. Vi känner till den specifika värmen av vatten, det vill säga mängden energi som behövs för att värma 1 kg vatten med en grad. För att ta reda på mängden värme i vårt fall måste du multiplicera vattens specifika värmekapacitet med 3 och med antalet grader med vilka du behöver öka vattentemperaturen. Så detta är 4200 * 3 * (85-15) = 882 000.
Inom parentes beräknar vi det exakta antalet grader och subtraherar initialen
Så för att värma 3 kg vatten från 15 till 85 ° C behöver vi 882 000 J av mängden värme.
Mängden värme indikeras av bokstaven Q, formeln för beräkning av den är som följer:
Q = c * m * (t2-t1).
Vad är specifik värme
Varje substans i naturen har sina egna egenskaper, och uppvärmning av varje enskild substans kräver en annan mängd energi, dvs. mängden värme.
Specifik värme hos ett ämne Är ett värde lika med mängden värme som behöver överföras till en kropp med en massa på 1 kg för att värma den till en temperatur av 1 0C
Specifik värme betecknas med bokstaven c och har ett mätvärde på J / kg *
Till exempel är den specifika värmekapaciteten för vatten 4200 J / kg * 0C. Det vill säga detta är den mängd värme som måste överföras till 1 kg vatten för att värma upp den med 1 0C
Man bör komma ihåg att den specifika värmekapaciteten hos ämnen i olika tillståndstillstånd är annorlunda. Det vill säga en annan mängd värme krävs för att värma is med 1 ° C.
