leerdoelstelling
- Bereken de verandering in de temperatuur van een stof gezien de warmtecapaciteit en de energie die wordt gebruikt om de stof te verwarmen
kernpunten
- warmtecapaciteit is de verhouding tussen de hoeveelheid warmte-energie die naar een object wordt overgebracht en de resulterende temperatuurstijging.,
- Molaire warmtecapaciteit is een maat voor de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur te verhogen van één mol van een zuivere stof een graad K.
- het Specifieke warmte capaciteit is een maat voor de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur te verhogen van één gram van een zuivere stof een graad K.
Voorwaarden
- warmte capacityThe vermogen van een stof om warmte te absorberen energie; de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur te verhogen van één mol of gram van een stof van één graad Celsius, zonder wijziging van de fase.,
- soortelijke warmtecapaciteit de hoeveelheid warmte die moet worden toegevoegd of verwijderd uit een massa-eenheid van een stof om de temperatuur met één Kelvin te veranderen.
warmtecapaciteit
warmtecapaciteit is een intrinsieke fysische eigenschap van een stof die de hoeveelheid warmte meet die nodig is om de temperatuur van die stof met een bepaalde hoeveelheid te veranderen. In het International System of Units (SI) wordt de warmtecapaciteit uitgedrukt in eenheden van joule per kelvin (J\bullet K^{-1}). Warmtecapaciteit is een uitgebreide eigenschap, wat betekent dat het afhankelijk is van de grootte/massa van de steekproef., Een monster dat tweemaal zoveel stof bevat als een ander monster zou bijvoorbeeld tweemaal zoveel warmte-energie (Q) nodig hebben om dezelfde temperatuurverandering (\Delta T) te bereiken als nodig is om de temperatuur van het eerste monster te veranderen.
Molaire en specifieke warmtecapaciteit
Er zijn twee afgeleide hoeveelheden die warmtecapaciteit specificeren als een intensieve eigenschap (d.w.z. onafhankelijk van de grootte van een monster) van een stof. Zij zijn:
- de molaire warmtecapaciteit, dat is de warmtecapaciteit per mol van een zuivere stof., Molaire warmtecapaciteit wordt vaak aangeduid CP, om warmtecapaciteit aan te duiden onder constante drukomstandigheden, evenals CV, om warmtecapaciteit aan te geven onder constante volumeomstandigheden. Eenheden van Molaire warmtecapaciteit zijn \ frac{J}{K \ bullet mol}.
- de soortelijke warmtecapaciteit, vaak simpelweg soortelijke warmte genoemd, dat is de warmtecapaciteit per massa-eenheid van een zuivere stof. Dit wordt aangeduid als cP en cV en zijn eenheden worden gegeven in \ frac{J}{g \ bullet K}.,
warmte, enthalpie en temperatuur
gegeven de molaire warmtecapaciteit of de soortelijke warmte voor een zuivere stof, is het mogelijk de hoeveelheid warmte te berekenen die nodig is om de temperatuur van die stof met een bepaalde hoeveelheid te verhogen of te verlagen. De volgende twee formules zijn van toepassing:
q=mc_p\Delta T
q=nC_P\Delta T
in deze vergelijkingen is m de massa van de stof in gram (gebruikt bij berekening met soortelijke warmte) en n het aantal mol van de stof (gebruikt bij berekening met Molaire warmtecapaciteit).,
voorbeeld
We krijgen de molaire warmtecapaciteit van water, dus we moeten de gegeven massa van water converteren naar mollen:
\text{36 gram}\times \frac{\text{1 mol }H_2O}{\text{18 g}}=\text{2.0 mol }H_2O
nu kunnen we onze waarden inpluggen in de formule die warmte en warmtecapaciteit relateert:
q=nC_P\Delta T
q=(2.0\;\text{mol})\Left(75.,2\; \ frac{J}{mol \ bullet K} \ right) (10\;K)
q=1504\;J