cel nauki
- Oblicz zmianę temperatury substancji ze względu na jej pojemność cieplną i energię wykorzystaną do jej podgrzania
kluczowe punkty
- pojemność cieplna to stosunek ilości energii cieplnej przekazywanej obiektowi do wynikającego z tego wzrostu jego temperatury.,
- molowa pojemność cieplna jest miarą ilości ciepła niezbędnej do podniesienia temperatury jednego mola czystej substancji o jeden stopień K.
- właściwa Pojemność cieplna jest miarą ilości ciepła niezbędnej do podniesienia temperatury jednego grama czystej substancji o jeden stopień K.
Warunki
- pojemność cieplnakobiet substancji do pochłaniania energii cieplnej; ilość ciepła potrzebnego do podniesienia temperatury jednego mola lub grama substancji o jeden stopień Celsjusza bez zmiany fazy.,
- pojemność cieplna właściwa ilość ciepła, która musi być dodana lub usunięta z masy jednostkowej substancji, aby zmienić jej temperaturę o jeden Kelwin.
pojemność cieplna
pojemność cieplna jest wewnętrzną właściwością fizyczną substancji, która mierzy ilość ciepła wymaganą do zmiany temperatury tej substancji o określoną ilość. W Międzynarodowym układzie jednostek (SI) pojemność cieplna wyrażana jest w jednostkach dżuli na kelwin (J\bullet K^{-1}). Pojemność cieplna jest rozległą właściwością, co oznacza, że zależy od wielkości / masy próbki., Na przykład próbka zawierająca dwa razy więcej substancji niż inna próbka wymagałaby dwukrotnie większej ilości energii cieplnej (Q), aby osiągnąć taką samą zmianę temperatury (\Delta T), jak wymagana do zmiany temperatury pierwszej próbki.
molowe i właściwe pojemności cieplne
istnieją dwie pochodne ilości, które określają pojemność cieplną jako własność intensywną (tj. niezależną od wielkości próbki) substancji. Są to:
- molowa pojemność cieplna, która jest pojemnością cieplną na mol czystej substancji., Molowa pojemność cieplna jest często oznaczana CP, aby określić pojemność cieplną w warunkach stałego ciśnienia, a także CV, aby określić pojemność cieplną w warunkach stałej objętości. Jednostki molowej pojemności cieplnej to \frac{J} {K \ bullet mol}.
- właściwa Pojemność cieplna, często nazywana po prostu ciepłem właściwym, która jest pojemnością cieplną na jednostkę masy czystej substancji. Jest to oznaczane cP i cV, a jego jednostki podane są w \frac{J} {g \ bullet K}.,
ciepło, Entalpia i temperatura
biorąc pod uwagę pojemność cieplną molową lub ciepło właściwe dla czystej substancji, można obliczyć ilość ciepła wymaganą do podniesienia / obniżenia temperatury tej substancji o określoną ilość. Stosuje się następujące dwa wzory:
q=mc_p\Delta T
q=nC_P\Delta T
w tych równaniach m jest masą substancji w gramach (stosowaną przy obliczaniu z ciepłem właściwym), A n jest liczbą moli substancji (stosowaną przy obliczaniu z molową pojemnością cieplną).,
przykład
otrzymujemy molową pojemność cieplną wody, więc musimy przeliczyć daną masę wody na mole:
\text{36 gramów}\times \frac{\text{1 mol }H_2O}{\text{18 g}}=\text{2,0 mol }H_2O
teraz możemy podłączyć nasze wartości do wzoru, który odnosi się do ciepła i pojemności cieplnej:
q=nc_p\Delta t
q=(2.0\;\text{mol})\Left(75.,2\; \ frac{J}{mol \ bullet K}\right)(10\; K)
q=1504\;J