Kaloritātes jaudas formulas, vienības un pasākumi



The siltuma jauda ķermeņa vai sistēmas īpatsvars ir koeficients, kas izriet no siltuma enerģijas, kas pārnests uz šo ķermeni, un temperatūras izmaiņām, ko tas piedzīvo šajā procesā. Vēl viena precīzāka definīcija ir tā, ka tā attiecas uz to, cik daudz siltuma ir nepieciešams nosūtīt uz ķermeni vai sistēmu tā, lai tās temperatūra palielinātu Kelvina pakāpi..

Tas notiek nepārtraukti, ka karstākie ķermeņi dod siltumu aukstākajam ķermenim tādā procesā, kas ilgst tik ilgi, kamēr pastāv starpība starp divām saskarē esošajām ķermeņiem. Tad siltums ir enerģija, kas tiek pārraidīta no vienas sistēmas uz otru ar vienkāršu faktu, ka starp tām ir temperatūras starpība.

Pēc vienošanās tas tiek definēts kā siltums (Q) pozitīvs tas, ko sistēma absorbē, un kā negatīvu siltumu, ko pārnes sistēma.

No iepriekš minētā secināms, ka ne visi objekti absorbē un saglabā siltumu ar tādu pašu vieglumu; tādējādi daži materiāli tiek vieglāk apsildāmi nekā citi.

Jāņem vērā, ka, visbeidzot, ķermeņa siltumspēja ir atkarīga no ķermeņa rakstura un sastāva.

Indekss

  • 1 Formulas, vienības un pasākumi 
  • 2 Īpašs siltums
    • 2.1. Īpašs ūdens siltums
    • 2.2 Siltuma pārvade
  • 3 Piemērs
    • 3.1. 1. posms
    • 3.2. 2. posms
    • 3.3. 3. posms
    • 3.4 4. posms
    • 3.5 5. posms
  • 4 Atsauces

Formulas, vienības un pasākumi

Siltuma jaudu var noteikt, sākot ar šādu izteiksmi:

C = dQ / dT

Ja temperatūras maiņa ir pietiekami maza, iepriekš minēto izteiksmi var vienkāršot un aizstāt ar šādu:

C = Q / ΔT

Pēc tam starptautiskās sistēmas siltuma jaudas mērvienība ir jūlija uz kelvīnu (J / K)..

Siltuma jaudu var izmērīt pie konstanta spiediena Cp vai pie konstantā tilpuma Cv.

Specifisks siltums

Bieži vien sistēmas siltuma jauda ir atkarīga no vielas daudzuma vai masas. Šajā gadījumā, ja sistēmu veido viena viela ar viendabīgām īpašībām, ir nepieciešams īpašs siltums, ko sauc arī par īpatnējo siltuma jaudu (c)..

Tādējādi masas īpatnējais siltums ir siltuma daudzums, kas jāsniedz vielas masas vienībai, lai paaugstinātu tās temperatūru Kelvina grādos, un to var noteikt, izmantojot šādu izteiksmi:

c = Q / m ΔT

Šajā vienādojumā m ir vielas masa. Tāpēc konkrētā siltuma mērvienība šajā gadījumā ir jūlijs uz kilogramu kelvīna (J / kg K) vai arī jūlijs uz gramu uz kelvīnu (J / g K)..

Līdzīgi, molārā īpatnējais siltums ir siltuma daudzums, kas jāpiegādā mola vielai, lai paaugstinātu temperatūru Kelvina grādos. Un to var noteikt, izmantojot šādu izteiksmi:

c = Q / n ΔT

Minētajā izteiksmē n ir vielas molu skaits. Tas nozīmē, ka konkrētā siltuma mērvienība šajā gadījumā ir jūlijs uz vienu molu uz kelvīnu (J / mol K)..

Īpašs ūdens siltums

Daudzu vielu īpašie siltumi tiek aprēķināti un viegli pieejami tabulās. Ūdens īpatnējā siltuma vērtība šķidrā stāvoklī ir 1000 kaloriju / kg K = 4186 J / kg K. No otras puses, ūdens īpatnējais siltums gāzveida stāvoklī ir 2080 J / kg K un cietā stāvoklī 2050 J / kg K.

Siltuma pārvade

Šādā veidā un ņemot vērā to, ka lielāko daļu vielu specifiskās vērtības jau ir aprēķinātas, ir iespējams noteikt siltuma pārnesi starp divām struktūrām vai sistēmām ar šādiem izteicieniem:

Q = c m ΔT

Vai, ja tiek izmantots īpašs siltums:

Q = c n ΔT

Jāņem vērā, ka šīs izteiksmes ļauj noteikt siltuma plūsmas, kamēr nav notikusi stāvokļa maiņa.

Stāvokļa maiņas procesos mēs runājam par latentu siltumu (L), ko definē kā enerģiju, kas nepieciešama vielas daudzumam, lai mainītu fāzi vai stāvokli, vai nu no cietas uz šķidrumu (saplūšanas siltums, Lf) vai no šķidruma uz gāzveida (iztvaikošanas siltums, L. \ tv).

Jāņem vērā, ka šāda enerģija siltuma formā tiek pilnībā patērēta fāzes maiņas laikā, un tā nemaina temperatūras svārstības. Šādos gadījumos izteiksmes siltuma plūsmas aprēķināšanai iztvaicēšanas procesā ir šādas:

Q = Lv m

Ja izmanto molārā īpatnējo siltumu: Q = Lv n

Kodolsintēzes procesā: Q = Lf  m

Ja izmanto molārā īpatnējo siltumu: Q = Lf n

Kopumā, tāpat kā ar konkrētu siltumu, lielāko daļu vielu latentā sildīšana jau ir aprēķināta un viegli pieejama tabulās. Tā, piemēram, ūdens gadījumā jums ir:

Lf  = 334 kJ / kg (79,7 kal / g) pie 0 ° C; Lv = 2257 kJ / kg (539,4 cal / g) 100 ° C temperatūrā.

Piemērs

Ūdens gadījumā, ja sasaldētā ūdens (ledus) masu 1 kg silda no -25 ° C temperatūras līdz 125 ° C temperatūrai (ūdens tvaiks), procesā patērēto siltumu aprēķina šādi. :

1. posms

Ledus no -25 ° C līdz 0 ° C.

Q = c m ΔT = 2050 1 25 = 51250 J

2. posms

Ledus stāvokļa maiņa uz šķidro ūdeni.

Q = Lf  m = 334000 1 = 334000 J

3. posms

Šķidrs ūdens no 0 ° C līdz 100 ° C.

Q = c m ΔT = 4186 1 100 = 418600 J

4. posms

Stāvokļa maiņa no šķidra ūdens uz ūdens tvaiku.

Q = Lv m = 2257000 1 = 2257000 J

5. posms

Ūdens tvaiks no 100 ° C līdz 125 ° C.

Q = c m ΔT = 2080 1 25 = 52000 J

Tādējādi kopējā siltuma plūsma šajā procesā ir summa, kas saražota katrā no pieciem posmiem, un rezultāts ir 31112850 J..

Atsauces

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fizikas sējums 1. Cecsa.
  2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Fizikālās ķīmijas pasaule. Siltuma jauda. (n.d.). Vikipēdijā. Ielādēts 2018. gada 20. martā, no en.wikipedia.org.
  3. Latents siltums (n.d.). Vikipēdijā. Ielādēts 2018. gada 20. martā, no en.wikipedia.org.
  4. Clark, John, O.E. (2004). Zinātnes būtiskā vārdnīca. Barnes & Noble grāmatas.
  5. Atkins, P., de Paula, J. (1978/2010). Fizikālā ķīmija (pirmais izdevums 1978), devītais izdevums 2010, Oxford University Press, Oxford UK.