Spesifikk varme

Hva er den spesifikke varmen?

Han spesifikk varme Det er mengden energi som et gram av et visst stoff må absorbere for å øke temperaturen en Celsius -grad. 

Det er en intensiv fysisk egenskap, siden den ikke avhenger av deigen, da den bare uttrykkes for et gram stoff; Imidlertid er det relatert til antall partikler og molmassen av dem, så vel som de intermolekylære kreftene som forener dem.

Mengden energi som er absorbert av stoffet er uttrykt i Joule (J) enheter, og mindre vanlig, i kalorier (kalk). Generelt antas det at energi absorberes gjennom varme; Imidlertid kan energi komme fra en annen kilde, som et verk som er gjort på stoffet (for eksempel streng agitasjon, for eksempel).

Spesifikk varmeformel

Den spesifikke varmeformelen er:

CE = q/Δt · m

Hvor det som er absorbert, Δt endringen i temperatur og m er stoffets masser; at i henhold til definisjonen tilsvarer et gram. Gjør en analyse av enhetene dine du har:

CE = j/ºC · g

Som også kan uttrykkes på følgende måter:

CE = kj/k · g

CE = j/ºC · kg

Den første er den enkleste, og det er som eksemplene i de følgende seksjonene vil bli adressert.

Formelen indikerer eksplisitt mengden absorbert energi (J) med et gram stoff i en grad ºC. Hvis denne mengden energi ønsker å fjerne, vil det være nødvendig å forlate E -ligningen til side:

J = CE · ºC · g

Det uttrykt på en mer passende måte og i henhold til variablene ville være:

Q = CE · Δt · m

Hvordan beregnes den spesifikke varmen?

Vann som referanse

I den forrige formelen 'M' representerer ikke et gram stoff, fordi det allerede er implisitt i CE. Denne formelen er veldig nyttig for å beregne de spesifikke varmen til forskjellige stoffer gjennom kalorimetri.

Som? Ved å bruke definisjonen av kalorier, som er mengden energi som er nødvendig for å varme opp et gram vann fra 14,5 til 15,5 ºC; Dette tilsvarer 4184 j.

Den spesifikke varmen på vannet er unormalt høy, og denne egenskapen brukes til å måle de spesifikke varmen til andre stoffer som vet verdien av 4184 J.

Kan tjene deg: jernhydroksid (III): Struktur, egenskaper og bruk

Hva betyr det at spesifikk varme er høy? Som motsetter seg betydelig motstand mot å øke temperaturen, så det må absorbere mer energi; Det vil si at vann må varme opp mye lenger sammenlignet med andre stoffer, som i nærheten av en varmekilde er oppvarmet nesten i handlingen.

Av denne grunn brukes vann i kalorimetriske målinger, siden det ikke opplever plutselige temperaturendringer ved å absorbere energi løsrevet fra kjemiske reaksjoner; Eller i dette tilfellet kontakt med et annet varmere materiale.

Termisk likevekt

Siden vann trenger å absorbere veldig varme for å øke temperaturen, kan varmen komme fra varmt metall, for eksempel. Når man tar hensyn til massene av vann og metall, vil en varmeutveksling mellom dem oppstå til det som kalles termisk likevekt er nådd.

Når dette skjer, blir vann- og metalltemperaturer utjevnet. Varmen løsrevet av varmt metall er lik den som absorberes av vann.

Matematisk utvikling

Å vite dette, og med den siste formelen for nettopp beskrevet, har du:

Q_Vann= -Q_Metall

Det negative tegnet indikerer at varme frigjøres fra den hotteste kroppen til den kaldeste kroppen (vann). Hvert stoff har sin egen spesifikke varme CE, og dets masse, så dette uttrykket må utvikles som følger:

Q_Vann = CE_Vann · Δt_Vann · M_Vann = -(CE_Metall · Δt_Metall · M_Metall)

Det ukjente er CE_Metall, Siden i termisk likevekt er den endelige temperaturen for både vann og metall den samme; I tillegg er de første temperaturene for vann og metall kjent før de kontakter, akkurat som massene deres. Derfor må du fjerne CE_Metall:

Ec_Metall = (CE_Vann · Δt_Vann · M_Vann)/ (-ΔT_Metall · M_Metall)

Uten å glemme hva CE_Vann er 4.184 j/ºC · g. Hvis de utvikler Δt_Vann og Δt_Metall, Det vil være (t_F - T_Vann) og T_F - T_Metall), henholdsvis. Vann varmes opp, mens metallet avkjøles, og det er grunnen til at det negative tegnet multipliserer til Δt_Metall BLE (T_Metall - T_F). Ellers, Δt_Metall ville ha en negativ verdi for å være t_F mindre (kaldere) enn t_Metall.

Kan tjene deg: Masse: konsept, egenskaper, eksempler, beregning

Ligningen uttrykkes da endelig på denne måten:

Ec_Metall = CE_Vann · (T_F - T_Vann) · M_Vann/ (T_Metall - T_F) · M_Metall

Og med det beregnes de spesifikke varmen.

Eksempel på beregning

Du har en sfære av et underlig metall som veier 130 g, og med en temperatur på 90 ºC. Dette er nedsenket i en vannbeholder fra 100 g til 25 ºC, inne i et kalorimeter. Når den termiske balansen er nådd, blir temperaturen på beholderen 40 ºC. Beregn metall CE.

Den endelige temperaturen, t_F, Det er 40 ºC. Når du kjenner de andre dataene, kan du bestemme CE direkte:

Ec_Metall = (4.184 J/ ºC · g · (40 - 25) ºC · 100g)/ (90 - 40) ºC · 130g

Ec_Metall = 0,965 j/ºC · g

Merk at den spesifikke vannvarmen er omtrent fire ganger metallet (4.184/0.965).

Når CE er veldig liten, desto større er hans tendens til å varme opp; som er relatert til dens termiske ledningsevne og formidling. Et metall med større CE vil ha en tendens til å frigjøre eller miste mer varme, når det kommer i kontakt med annet materiale, sammenlignet med et annet metall med mindre CE.

Spesifikke varmeeksempler

Spesifikke varme for forskjellige stoffer vises nedenfor.

Vann

Den spesifikke vannvarmen er som sagt 4 184 J/ºC · g.

Takket være denne verdien kan du lage mye sol i havet, og vannet vil knapt fordampe i betydelig grad. Dette resulterer i en termisk forskjell som ikke påvirker marint liv. Når du for eksempel drar til stranden for å svømme, selv om den utenfor lager mye sol, i vannet føler du deg en lavere, kjøligere temperatur.

Varmt vann må også frigjøre mye energi for å avkjøle. I prosessen, varm massene av sirkulerende luft, og øker temperaturene (tempererte) i kystregionene i løpet av vintrene.

Et annet interessant eksempel er at hvis vi ikke ble dannet av vann, kan en dag i solen være dødelige, fordi temperaturene i kroppene våre raskt ville stige.

Kan tjene deg: Kobbersulfid: Struktur, egenskaper, bruksområder

Denne unike EC -verdien skyldes intermolekylære hydrogenbroer. Disse absorberer varmen for å bryte, så de lagrer energi. Inntil de går i stykker, vil ikke vannmolekyler kunne vibrere å øke den gjennomsnittlige kinetiske energien, noe som gjenspeiles i en økning i temperaturen.

Is

Den spesifikke varmevarmen er 2.090 J/ºC · g. Som vann har det uvanlig høy verdi. Dette betyr at et isfjell, for eksempel, må absorbere en enorm mengde varme for å øke temperaturen. Imidlertid har noen isfjell i dag til og med absorbert varmen som er nødvendig for å smelte (latent varmevarme).

Aluminium

Den spesifikke varmen til aluminium er 0,900 j/ºC · g. Det er litt lavere enn metallet i sfæren (0,965 J/ºC · g). Her blir varmen absorbert for å vibrere metallatomene i aluminium i sine krystallinske strukturer, og ikke individuelle molekyler koblet av intermolekylære krefter.

Jern

Den spesifikke varmevarmen er 0,444 j/ºC · g. Å være mindre enn aluminium, betyr det at det motsetter seg mindre motstand mot oppvarming; Det vil si før en brann et stykke jern vil sette rødt live lenge før et aluminiumsstykke.

Aluminium ved å motsette seg mer til oppvarming, holder varm mat lenger når den berømte aluminiumsfolien brukes til å pakke snacks.

Luft

Luftens spesifikke varme er 1 003 J/ºC · g. Denne verdien er veldig utsatt for trykk og temperaturer for å bestå av en gassformig blanding. Her blir varmen absorbert for å vibrere nitrogen, oksygen, karbondioksid, argon, etc.

Sølv

Til slutt er den spesifikke varmen for sølv 0,234 J/ºC · g. Av alle de nevnte stoffene presenterer den den laveste verdien av CE. Dette betyr at før jern og aluminium, ville et stykke sølv varme mye mer samtidig som de to andre metallene. Faktisk harmoniserer det med sin høye varmeledningsevne.

Referanser

1. Spesifikk varmekapasitet i kjemi. Gjenopprettet fra: Thoughtco.com
2. Spesifikk varme. Gjenopprettet fra: ScienceWorld.Wolfram.com