КАПАЦИТЕТ ТОПЛИНЕ: ФОРМУЛЕ, ЈЕДИНИЦЕ И МЕРЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Топлота из тела или система је количник између топлотне енергије преноси на том телу и промене у температури дозивљава у том процесу. Друга прецизнија дефиниција је да се односи на колико топлоте је потребно пренијети у тело или систем тако да се његова температура повећа за један степен келвина.

Непрестано се дешава да најтоплија тела предају топлину хладнијим телима у процесу који траје све док постоји разлика у температури између два тела у контакту. Дакле, топлота је енергија која се преноси из једног система у други једноставном чињеницом да између њих постоји разлика у температури.

По договору, позитивна топлота (К) се дефинише као топлота коју систем апсорбује, а као негативна топлота која се преноси системом.

Из горе наведеног произлази да нису сви предмети апсорбирали и задржавали топлоту с истом лакоћом; на тај начин се одређени материјали загревају лакше него други.

Треба узети у обзир да, на крају, топлотни капацитет тела зависи од његове природе и састава.

Формуле, јединице и мере

Капацитет топлоте се може одредити почевши од следећег израза:

Ц = дК / дТ

Ако је промена температуре довољно мала, претходни израз се може поједноставити и заменити следећим:

Ц = К / ΔТ

Дакле, јединица за мерење топлотног капацитета у међународном систему је Јоуле по келвин (Ј / К).

Капацитет топлоте се може мерити под константним притиском Ц _п или константном запремином Ц _в .

Специфична топлота

Често топлотни капацитет система зависи од његове количине супстанце или његове масе. У овом случају, када се систем састоји од једне материје са хомогеним карактеристикама, потребна је специфична топлота, која се такође назива и специфични топлотни капацитет (ц).

Према томе, специфична маса топлоте је количина топлоте која се мора испоручити јединици масе материје да би се повећала њена температура за један степен келвина, а може се одредити почевши од следећег израза:

ц = К / м ΔТ

У овој једначини м је маса материје. Стога је јединица за мерење специфичне топлоте у овом случају Јоуле по килограму по келвину (Ј / кг К), или такође Јоуле по граму по келвину (Ј / г К).

Слично томе, моларна специфична топлота је количина топлоте која мора да се доведе у мол неке супстанце да би се повећала њена температура за један степен келвина. А то се може утврдити из следећег израза:

У овом изразу н је број молова материје. То имплицира да је јединица за мерење специфичне топлоте у овом случају Јоуле по молу по келвину (Ј / мол К).

Специфична топлота воде

Специфичне топлоте многих супстанци израчунавају се и лако су доступне у табелама. Вредност специфичне топлоте воде у течном стању је 1000 калорија / кг К = 4186 Ј / кг К. Супротно томе, специфична топлота воде у гасовитом стању је 2080 Ј / кг К, а у чврстом стању 2050 Ј / кг К.

Пренос топлоте

На овај начин и с обзиром на то да су већ израчунате специфичне вредности велике већине супстанци, могуће је одредити пренос топлоте између два тела или система са следећим изразима:

К = цм ΔТ

Или ако се користи специфична моларна топлота:

К = цн ΔТ

Треба узети у обзир да ови изрази омогућавају одређивање топлотних токова под условом да нема промене стања.

У процесима промене стања говоримо о латентној топлоти (Л), која се дефинише као енергија потребна количини материје да промени фазу или стање, било од чврсте до течне (топлота фузије, Л _ф ) или од течне до гасовите (топлота испаравања, Л _в ).

Мора се узети у обзир да се таква енергија у облику топлоте у потпуности троши у фазној промени и не поништава разлике у температури. У таквим случајевима су изрази за израчунавање топлотног тока у поступку испаравања следећи:

К = Л _в м

Ако се користи моларна специфична топлота: К = Л _в н

У процесу фузије: К = Л _ф м

Ако се користи специфична моларна топлота: К = Л _ф н

Генерално, као и код специфичне топлоте, латентно загревање већине супстанци је већ израчунато и лако је доступно у табелама. Тако, на пример, у случају воде морате:

Л _ф = 334 кЈ / кг (79,7 цал / г) на 0 ° Ц; Л _в = 2257 кЈ / кг (539,4 цал / г) на 100 ° Ц.

Пример

У случају воде, ако се 1 кг масе смрзнуте воде (лед) загрева од температуре -25 ° Ц до температуре 125 ° Ц (водена пара), топлота која се троши у процесу израчунава се на следећи начин :

Фаза 1

Лед од -25 ºЦ до 0 ºЦ.

К = цм ΔТ = 2050 1 25 = 51250 Ј

2. фаза

Промјена стања из леда у течну воду.

К = Л _ф м = 334000 1 = 334000 Ј

Трећа фаза

Течна вода од 0 ° Ц до 100 ° Ц.

К = цм ΔТ = 4186 1 100 = 418600 Ј

Фаза 4

Промјена стања из течне воде у водену пару.

К = Л _в м = 2257000 1 = 2257000 Ј

Фаза 5

Водена пара од 100ºЦ до 125ºЦ.

К = цм ΔТ = 2080 1 25 = 52000 Ј

Према томе, укупни топлотни ток у процесу је збир онога што се произведе у свакој од пет фаза и резултира 31112850 Ј.

Референце

1. Ресник, Халлидаи & Кране (2002). Физика Свезак 1. Цецса.
2. Лаидер, Кеитх, Ј. (1993). Окфорд Университи Пресс, ед. Свет физичке хемије.Топлотни капацитет. (нд). У Википедији. Преузето 20. марта 2018. са ен.википедиа.орг.
3. Латентна топлота. (нд). У Википедији. Преузето 20. марта 2018. са ен.википедиа.орг.
4. Цларк, Јохн, ОЕ (2004). Основни научни речник. Барнес & Нобле Боокс.
5. Аткинс, П., де Паула, Ј. (1978/2010). Физичка хемија, (прво издање 1978.), девето издање 2010., Окфорд Университи Пресс, Окфорд УК.