Калориметрія Безмежна хімія

Теплоємність - це міра кількості теплової енергії, необхідної для зміни температури чистої речовини на задану кількість.

Мета навчання

Обчисліть зміну температури речовини з урахуванням її теплоємності та енергії, яка використовується для її нагрівання

Ключові винос

Ключові моменти

  • Теплоємність - це відношення кількості теплової енергії, переданої об’єкту, до результуючого підвищення його температури.
  • Молярна теплоємність - це міра кількості тепла, необхідного для підвищення температури одного моля чистої речовини на один градус К.
  • Питома теплоємність - це міра кількості тепла, необхідного для підвищення температури одного грама чистої речовини на один градус К.

Ключові терміни

  • теплоємність: Здатність речовини поглинати теплову енергію; кількість тепла, необхідне для підвищення температури одного моля або грама речовини на один градус Цельсія без будь-якої зміни фази.
  • питома теплоємність: Кількість тепла, яке потрібно додати або видалити з одиниці маси речовини, щоб змінити його температуру на один кельвін.

Теплоємність

Теплоємність - це внутрішня фізична властивість речовини, яка вимірює кількість тепла, необхідну для зміни температури цієї речовини на задану кількість. У Міжнародній системі одиниць (SI) теплоємність виражається в одиницях джоулів на кельвін [латекс] \ ліворуч (J \ cdot K ^ \ праворуч) [/ латекс]. Теплоємність є великою властивістю, тобто вона залежить від розміру/маси зразка. Наприклад, для зразка, що містить подвійну кількість речовини в порівнянні з іншим зразком, буде потрібно подвоєна кількість теплової енергії (Q) для досягнення тієї ж зміни температури ([латекс] \ Дельта Т [/ латекс]), що і для зміни температура першого зразка.

Молярна та питома теплоємності

Існують дві похідні величини, які визначають теплоємність як інтенсивну властивість (тобто, не залежно від розміру зразка) речовини. Вони є:

  • молярна теплоємність, яка є теплоємністю на моль чистої речовини. Молярна теплоємність часто позначається CP, щоб позначити теплоємність в умовах постійного тиску, а також CV, щоб позначити теплоємність в умовах постійного об'єму. Одиницями молярної теплоємності є [латекс] \ frac> [/ латекс].
  • питома теплоємність, яку часто просто називають питомою теплоємністю, тобто теплоємністю на одиницю маси чистої речовини. Це позначено cP і cV, а його одиниці наведені в [латекс] \ frac [/ латекс].

Тепло, ентальпія та температура

Враховуючи молярну теплоємність або питому теплоємність для чистої речовини, можна розрахувати кількість тепла, необхідне для підвищення/зниження температури цієї речовини на задану кількість. Застосовуються наступні дві формули:

У цих рівняннях m - маса речовини в грамах (використовується при розрахунку з питомою теплоємністю), n - кількість молей речовини (використовується при розрахунку з молярною теплоємністю).

Приклад

Молярна теплоємність води, CP, становить [латекс] 75,2 \ frac \ cdot K> [/ латекс]. Скільки тепла потрібно для підвищення температури 36 грам води з 300 до 310 К?

Нам дають молярну теплоємність води, тому нам потрібно перетворити дану масу води в молі:

Тепер ми можемо включити наші значення у формулу, яка стосується тепла та теплоємності:

Інтерактив: бачення специфічного тепла та прихованого тепла: Питома теплоємність - це міра теплової енергії, необхідної для підвищення температури даної кількості речовини на один кельвін. Прихована теплота плавлення описує кількість тепла, необхідного для розплавлення твердої речовини. Коли тверда речовина зазнає плавлення, температура в основному залишається постійною, поки вся тверда речовина не розплавиться. Наведене моделювання демонструє питоме тепло і приховане тепло.