Kaloringumo formulės, vienetai ir priemonės



The šilumos pajėgumas kūno ar sistemos santykis yra tas koeficientas, kuris gaunamas tarp to kūnui perduotos šilumos energijos ir temperatūros pokyčio, kurį jis patyrė šiame procese. Dar vienas tikslesnis apibrėžimas yra tai, kad jis nurodo, kiek šilumos reikia perduoti kūnui ar sistemai, kad jo temperatūra pakiltų Kelvino laipsnį.

Nuolat atsitinka, kad karščiausias kūnas suteikia šilumą šalčiausiųjų kūnų procesui, kuris tęsiasi tol, kol yra dviejų skirtingų įstaigų temperatūros skirtumas. Tada šiluma yra energija, kuri yra perduodama iš vienos sistemos į kitą tuo, kad tarp jų yra temperatūros skirtumas.

Pagal susitarimą jis apibrėžiamas kaip šiluma (Q) teigiamai vertina sistemą, kurią sugeria sistema, ir kaip neigiamą šilumą, kurį perduoda sistema.

Iš to, kas išdėstyta, daroma išvada, kad ne visi objektai sugeria ir taupo šilumą vienodai lengvai; todėl tam tikros medžiagos yra lengviau šildomos nei kitos.

Reikia atsižvelgti į tai, kad galiausiai kūno kaloringumas priklauso nuo kūno pobūdžio ir sudėties.

Indeksas

  • 1 Formulės, vienetai ir priemonės 
  • 2 Specifinė šiluma
    • 2.1 Specifinė vandens šiluma
    • 2.2 Šilumos perdavimas
  • 3 Pavyzdys
    • 3.1 1 etapas
    • 3.2 2 etapas
    • 3.3 3 etapas
    • 3.4 4 etapas
    • 3.5 5 etapas
  • 4 Nuorodos

Formulės, vienetai ir priemonės

Šiluminę galią galima nustatyti pradedant nuo šios išraiškos:

C = dQ / dT

Jei temperatūros pokytis yra pakankamai mažas, minėta išraiška gali būti supaprastinta ir pakeista taip:

C = Q / ΔT

Tada tarptautinės sistemos šilumos pajėgumo matavimo vienetas yra liepos mėn. Per kelviną (J / K).

Šilumos pajėgumas gali būti matuojamas pastoviu slėgiu Cp arba pastoviu tūriu Cv.

Specifinė šiluma

Dažnai sistemos šiluminė talpa priklauso nuo jo kiekio ar masės. Tokiu atveju, kai sistema yra sudaryta iš vienos medžiagos, turinčios vienodų savybių, reikalinga specifinė šiluma, dar vadinama specifiniu šilumos pajėgumu (c)..

Taigi, specifinė šilumos masė yra šilumos kiekis, kuris turi būti tiekiamas į medžiagos masės vienetą, norint padidinti Kelvino temperatūrą ir gali būti nustatomas pagal šią formulę:

c = Q / m ΔT

Šioje lygtyje m yra medžiagos masė. Todėl konkrečios šilumos matavimo vienetas šiuo atveju yra liepa kilogramui kelvino (J / kg K), taip pat liepos mėn. Už gramą kelvino (J / g K)..

Panašiai, molinė specifinė šiluma yra šilumos kiekis, kuris turi būti tiekiamas į medžiagos molį, kad jo temperatūra būtų padidinta Kelvino laipsniu. Ir tai galima nustatyti pagal šią išraišką:

c = Q / n ΔT

Minėtoje išraiškoje n yra cheminės medžiagos molės. Tai reiškia, kad konkrečios šilumos matavimo vienetas šiuo atveju yra liepos mėn. Vienam molvolui (J / mol K)..

Specifinė vandens šiluma

Specifinis daugelio medžiagų šildymas apskaičiuojamas ir lengvai pasiekiamas lentelėse. Savitoji vandens skysčio šiluminė vertė yra 1000 kalorijų / kg K = 4186 J / kg K. Kita vertus, specifinė vandens šiluma dujinėje būsenoje yra 2080 J / kg K ir kietoje būsenoje 2050 J / kg K.

Šilumos perdavimas

Tokiu būdu ir atsižvelgiant į tai, kad daugumos medžiagų specifinės vertės jau yra apskaičiuotos, galima nustatyti šilumos perdavimą tarp dviejų kūnų ar sistemų su šiomis išraiškomis:

Q = c m ΔT

Arba, jei naudojama molinė specifinė šiluma:

Q = c n ΔT

Turėtų būti atsižvelgta į tai, kad šios išraiškos leidžia nustatyti šilumos srautus tol, kol nėra valstybės pasikeitimo.

Valstybės pasikeitimo procesuose kalbame apie latentinę šilumą (L), kuri apibrėžiama kaip energija, reikalinga medžiagos kiekiui, kuris keičia fazę ar būseną, arba nuo kieto iki skysčio (sintezės šiluma, Lf) arba iš skysčio į dujinę (garavimo šiluma, L. \ tv).

Turi būti atsižvelgta į tai, kad tokia energija šilumos pavidalu visiškai suvartojama fazės kaitos metu ir nepakeičia temperatūros kitimo. Tokiais atvejais šilumos srauto apskaičiavimo išgarinimo metu išraiškos yra tokios:

Q = Lv m

Jei naudojama molinė specifinė šiluma: Q = Lv n

Sintezės procese: Q = Lf  m

Jei naudojama molinė specifinė šiluma: Q = Lf n

Apskritai, kaip ir konkrečios šilumos atveju, daugumos medžiagų latentinis šildymas jau apskaičiuojamas ir lengvai pasiekiamas lentelėse. Taigi, pavyzdžiui, vandens atveju turite:

Lf  = 334 kJ / kg (79,7 kal / g) 0 ° C temperatūroje; Lv = 2257 kJ / kg (539,4 kal / g) 100 ° C temperatūroje.

Pavyzdys

Vandens atveju, jei 1 kg šaldyto vandens (ledo) masė yra kaitinama nuo -25 ° C temperatūros iki 125 ° C temperatūros (vandens garų), proceso metu suvartojama šiluma būtų apskaičiuojama taip: :

1 etapas

Ledo nuo -25 ° C iki 0 ° C.

Q = c m ΔT = 2050 1 25 = 51250 J

2 etapas

Ledo būklės pakeitimas skystu vandeniu.

Q = Lf  m = 334000 1 = 334000 J

3 etapas

Skystas vanduo nuo 0 ° C iki 100 ° C.

Q = c mTT = 4186 1 100 = 418600 J

4 etapas

Pakeisti būseną iš skysto vandens į vandens garus.

Q = Lv m = 2257000 1 = 2257000 J

5 etapas

Vandens garas nuo 100 ° C iki 125 ° C.

Q = c m ΔT = 2080 1 25 = 52000 J

Taigi, bendras šilumos srautas šiame procese yra kiekvieno iš penkių etapų ir 31112850 J rezultato suma..

Nuorodos

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fizikos tomas 1. Cecsa.
  2. Laider, Keith, J. (1993). Oksfordo universiteto leidykla, ed. Fizinės chemijos pasaulis. Šilumos talpa. (n.d.). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Kovo 20 d. Iš en.wikipedia.org.
  3. Latentinė šiluma (n.d.). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Kovo 20 d. Iš en.wikipedia.org.
  4. Clark, John, O.E. (2004). Esminis mokslo žodynas. Barnes & Noble knygos.
  5. Atkins, P., de Paula, J. (1978/2010). Fizinė chemija (pirmasis leidimas 1978 m.), Devintasis leidimas, 2010 m., Oksfordo universiteto leidykla, Oksfordas, Jungtinė Karalystė.