Obiettivo di Apprendimento
- Calcolare la variazione di temperatura di una sostanza, data la sua capacità di calore e l’energia utilizzata per riscaldare
Punti Chiave
- capacità di Calore è il rapporto tra la quantità di energia termica trasferita a un oggetto per il conseguente aumento della sua temperatura.,
- capacità termica Molare è una misura della quantità di calore necessaria per innalzare la temperatura di una mole di una sostanza pura da un grado K.
- capacità di calore Specifico è una misura della quantità di calore necessaria per innalzare la temperatura di un grammo di una sostanza pura da un grado K.
Termini e condizioni
- calore capacityThe capacità di una sostanza di assorbire l’energia termica; la quantità di calore necessaria per innalzare la temperatura di una mole o il grammo di una sostanza, di un grado Celsius, senza alcun cambiamento di fase.,
- capacità termica specificAla quantità di calore che deve essere aggiunta o rimossa da una massa unitaria di una sostanza per cambiare la sua temperatura di un Kelvin.
Capacità termica
La capacità termica è una proprietà fisica intrinseca di una sostanza che misura la quantità di calore necessaria per modificare la temperatura di quella sostanza di una data quantità. Nel Sistema internazionale di unità (SI), la capacità termica è espressa in unità di joule per kelvin (J\bullet K^{-1}). La capacità termica è una proprietà estesa, il che significa che dipende dalla dimensione/massa del campione., Ad esempio, un campione contenente il doppio della quantità di sostanza di un altro campione richiederebbe il doppio della quantità di energia termica (Q) per ottenere la stessa variazione di temperatura (\Delta T) di quella necessaria per modificare la temperatura del primo campione.
Capacità termiche molari e specifiche
Esistono due quantità derivate che specificano la capacità termica come proprietà intensiva (cioè indipendente dalla dimensione di un campione) di una sostanza. Sono:
- la capacità termica molare, che è la capacità termica per mole di una sostanza pura., La capacità termica molare è spesso designata CP, per indicare la capacità termica in condizioni di pressione costante, così come CV, per indicare la capacità termica in condizioni di volume costante. Le unità di capacità termica molare sono \ frac{J} {K \ bullet mol}.
- la capacità termica specifica, spesso chiamata semplicemente calore specifico, che è la capacità termica per unità di massa di una sostanza pura. Questo è designato cP e cV e le sue unità sono date in \ frac{J} {g \ bullet K}.,
Calore, entalpia e Temperatura
Data la capacità termica molare o il calore specifico per una sostanza pura, è possibile calcolare la quantità di calore necessaria per aumentare/abbassare la temperatura di quella sostanza di una data quantità. Si applicano le seguenti due formule:
q=mc_p\Delta T
q=nC_P\Delta T
In queste equazioni, m è la massa della sostanza in grammi (utilizzata quando si calcola con calore specifico) e n è il numero di moli di sostanza (utilizzata quando si calcola con capacità termica molare).,
Esempio
Abbiamo la capacità termica molare di acqua, quindi abbiamo bisogno di convertire una data massa d’acqua talpe:
\text{36 grammi}\times \frac{\text{1 mol }H_2O}{\text{18 g}}=\text{2.0 mol }H_2O
Ora siamo in grado di collegare i nostri valori nella formula che si riferisce calore e il calore capacità:
q=nC_P\Delta T
q=(2.0\;\text{mol})\left(75.,2\;\frac{J}{mol\bullet K}\right)(10\;K)
q=1504\;J