Varmekapasitet

Hva er varmekapasiteten?

De Varmekapasitet av et legeme eller system er kvotienten som resulterer mellom varmeenergien overført til den kroppen og temperaturendringen som den opplever i den prosessen. En annen mer presis definisjon er at den refererer til hvor mye varme det er nødvendig å overføre til et legeme eller et system slik at temperaturen øker en Kelvin -grad.

Det skjer kontinuerlig at de hotteste kroppene gir varme til de kaldeste kroppene i en prosess som strekker seg mens det er en temperaturforskjell mellom de to kroppene i kontakt. Så varme er energien som overføres fra et system til et annet av det enkle faktum at det er en temperaturforskjell mellom dem.

Etter avtale er det definert som varme (Q) positiv som blir absorbert av et system, og som en negativ varme som er tildelt av et system.

Fra det ovennevnte følger det at ikke alle objekter absorberer og beholder varme med samme letthet; Dermed varmes visse materialer lettere enn andre.

Det bør tas med i betraktningen at til slutt varmekapasiteten til et legeme avhenger av arten og sammensetningen av det samme.

Formler, enheter og tiltak

Varmekapasiteten kan bestemmes basert på følgende uttrykk:

C = dq/dt

SI Temperaturendringen er tilstrekkelig liten, det forrige uttrykket kan forenkles og erstattes av følgende:

C = q/Δt

Deretter er målet for varmekapasitet i det internasjonale systemet juli av Kelvin (J/K).

Varmekapasiteten kan måles ved konstant trykk C_p eller ved konstant bind C_v.

Det kan tjene deg: enkle fysikkeksperimenter (primær-universitet)

Spesifikk varme

Ofte avhenger varmekapasiteten til et system av stoffmengden eller massen. I så fall, når et system består av et enkelt stoff med homogene egenskaper, kreves den spesifikke varmen, også kalt spesifikk varmekapasitet (C).

Dermed er den spesifikke massevarmen mengden varme som må tilføres massenheten til et stoff for å øke temperaturen til en Kelvin -grad, og kan bestemmes basert på følgende uttrykk:

C = q/ m Δt

I denne ligningen er m massen av stoffet. Derfor er enheten med spesifikk varmemåling i dette tilfellet juli per kilo av Kelvin (J/kg k), eller også juli per gram av Kelvin (J/G K K).

Tilsvarende er den spesifikke molare varmen mengden varme som må leveres til en mol av et stoff for å øke temperaturen til en Kelvin -grad. Og det kan bestemmes ut fra følgende uttrykk:

C = q/ n Δt

I dette uttrykket n er antallet mol av stoffet. Dette innebærer at den spesifikke varmeenheten av varme.

Spesifikk vannvarme

Spesifikke varmer av mange stoffer beregnes og er lett tilgjengelig i tabeller. Den spesifikke varmeverdien av vann i flytende tilstand er 1000 kalori/kg k = 4186 j/kg kg. Tvert imot, den spesifikke vannvarmen i gassformig tilstand er 2080 J/kg K og i fast tilstand 2050 J/kg kg.

Varmeoverføring

På denne måten og siden de spesifikke verdiene til de aller fleste stoffer allerede er beregnet, er det mulig å bestemme overføring av varme mellom to kropper eller systemer med følgende uttrykk:

Kan tjene deg: Hva er nettokraften? (Med eksempler)

Q = C m Δt

Eller hvis den spesifikke molare varmen brukes:

Q = C n ΔT

Det må huskes at disse uttrykkene tillater å bestemme varmestrømmer forutsatt at en tilstandsendring ikke oppstår.

I prosessene med statusendring er det snakk om latent varme (L), som er definert som energien som er nødvendig for at en mengde stoff skal endre fasen eller tilstanden, enten fra fast til væske (smeltende varme, L_F) eller fra væske til gassformig (fordampningsvarme, l_v).

Det bør tas med i betraktningen at slik energi i form av varme konsumeres helt i faseendringen og ikke vender tilbake en variasjon av temperaturen. I slike tilfeller er uttrykkene for å beregne varmestrømmen i en fordampingsprosess følgende:

Q = l_v m

Hvis den spesifikke molare varmen brukes: q = l_v n

I en fusjonsprosess: q = l_F  m

Hvis den spesifikke molare varmen brukes: q = l_F n

Generelt sett, som med den spesifikke varmen, er latente varme av de fleste stoffer allerede beregnet og er lett tilgjengelig i tabeller. Dermed må du for eksempel når det gjelder vann:

L_F  = 334 kJ/kg (79,7 kalk/g) ved 0 ° C; L_v = 2257 kJ/kg (539,4 kalk/g) ved 100 ° C.

Eksempel

Når det gjelder vann, hvis en frysende (is) masse på 1 kg varmes opp fra en temperatur på -25 ºC til en temperatur på 125 ºC (vanndamp), vil varmen som konsumeres i prosessen bli beregnet som følger:

1. stadie

Is fra -25 ºC til 0 ºC.

Q = C m Δt = 2050 1 25 = 51250 J

Fase 2

Ice State skifter til flytende vann.

Q = l_F  M = 334000 1 = 334000 J

Fase 3

Flytende vann fra 0 ºC til 100 ºC.

Det kan tjene deg: Pluto (dvergplaneten)

Q = C m Δt = 4186 1 100 = 418600 J

Fase 4

Endring av vannets flytende vanntilstand.

Q = l_v M = 2257000 1 = 2257000 J

Fase 5

Vanndamp fra 100 ºC til 125 ° C.

Q = C m Δt = 2080 1 25 = 52000 J

Dermed er den totale varmestrømmen i prosessen summen av de produserte i hvert av de fem trinnene og resulterer i 31112850 J.