Ceped värmeformler, hur man beräknar den och lösta övningar

han Ceded värme Det är överföring av energi mellan två kroppar vid olika temperaturer. Den som är högre temperatur ger värme till den vars temperatur är lägre. Huruvida en kropp ger eller absorberar värme, kan dess temperatur eller dess fysiska tillstånd variera beroende på massan och egenskaperna hos det material som det är tillverkat.

Ett bra exempel är i en kopp ångande kaffe. Skeden av metall med vilken socker rörs om. Om det lämnas inuti koppen tillräckligt med tid kommer kaffe och metalltesked att sluta. En del värme kommer att ha gått till miljön, eftersom systemet inte är isolerat.

Kaffet och teskeden blir i termisk jämvikt ett tag. Källa: Pixabay.

När temperaturen matchas, termisk jämvikt.

Om samma test gjordes med en plast tesked, skulle det säkert märka att det inte värms upp så snabbt som metall, men så småningom kommer det också att bli i balans med kaffe och allt som omger det.

Detta beror på att metallen leder värmen bättre än plasten. Å andra sidan ger kaffe säkert värme i en annan takt än varm choklad eller annan dryck. Sedan beror den värme som tilldelats eller absorberas av varje objekt på vilket material eller ett ämne som görs.

[TOC]

Vad är och formler

Värme hänvisar alltid till flödet eller transiteringen av energi mellan ett objekt och ett annat på grund av temperaturskillnaden.

Det är därför det talas om värme tilldelad eller absorberad värme, eftersom det genom att tillsätta eller extrahera värme eller energi på något sätt, är det möjligt att modifiera temperaturen på ett element.

Det kallas vanligtvis mängden värme som det hetaste objektet ger. Detta värde är proportionellt mot mässan på nämnda objekt. En kropp med stor massa kan ge upp mer värme än en annan av mindre massa.

Kan tjäna dig: Millikan Experiment: Procedure, Förklaring, betydelse

Temperaturskillnaden ΔT

En annan viktig faktor i beräkningen av den tilldelade värmen är temperaturskillnaden som objektet som ger värmeupplevelserna. Det betecknas som 5T Och det beräknas så här:

ΔT = T_F - T_antingen

Slutligen beror mängden tilldelad värme också på objektets art och egenskaper, som sammanfattas kvantitativt i en konstant som kallas Specifik värmevärme, betecknar som c.

Så slutligen är uttrycket för den tilldelade värmen som följer:

Q_Sken = - m.c.ΔT

Utbytet symboliseras med ett negativt tecken.

Ämnets specifika värme- och värmekapacitet

Den specifika värmen är den mängd värme som krävs för att höja temperaturen på 1 g substans med 1 ° C. Det är en inre egenskap hos materialet. Dess enheter i internationellt system är: Joule/kg . K (Joule mellan kilogram x temperatur i grader Kelvin).

Värmekapaciteten C är ett länkat, men något annorlunda koncept, eftersom objektets massa ingriper. Värmekapaciteten definieras enligt följande:

C = mc

Dess enheter i s.Yo. De är joule/k. Så att den cedade värmen också kan uttryckas likvärdigt som:

Q = -c. ΔT

Hur man beräknar det?

För att beräkna värmen som tilldelats av ett objekt krävs det att veta följande:

- Den specifika värmen i ämnet som ger värmen.

- Massan av nämnda substans

- Den slutliga temperaturen att erhålla

De specifika värmevärdena för många material har bestämts experimentellt och finns i tabeller.

Kalorimetri

Nu, om detta värde inte är känt, är det möjligt att få det med hjälp av en termometer och vatten i en termiskt isolerad behållare: kalorimetern. Ett schema för denna enhet visas i figuren som följer med övning 1.

Ett prov av ämnet är nedsänkt vid en viss temperatur i en mängd vatten som tidigare har uppmätt. Den slutliga temperaturen mäts och med de erhållna värdena bestäms materialets specifika värme.

Kan tjäna dig: slumpmässigt fel: formel och ekvationer, beräkning, exempel, övningar

Jämförelse av resultatet med tabellerade värden kan det vara känt vilket ämne det är. Denna procedur kallas kalorimetri.

Värmebalansen utförs genom att bevara energi:

Q _Sken + Q _{absorberad = 0}

Löst övningar

Övning 1

En 0 bit av 0.35 kg vid en temperatur av 150 ° C i 500 ml vatten vid en temperatur av 25 ° C. Hitta:

a) Den slutliga jämviktstemperaturen

b) hur mycket värme flyter i denna process?

Data

c_koppar = 385 j/kg . ºC

c_{vatten =} 4180 j/kg . ºC

Vattentäthet: 1000 kg/m³

Grundläggande kalorimeterschema: En behållare med isolerat vatten och en termometer för att mäta temperaturförändringar. Lfiente: Dr. Tilahun Tesfaye [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)]

Lösning

a) Koppar ger värme medan vatten absorberar den. När systemet betraktas stängd ingriper endast vatten och prov i värmebalansen:

Q _Sken = Q _absorberad

Å andra sidan är det nödvändigt att beräkna massan på 500 ml vatten:

500 ml = 0.5 l = 0.0005 m³

Med dessa data beräknas massan av vattnet:

massa = densitet x volym = 1000 kg/m³ . 0.0005 m³ = 0.5 kg

Värmeekvationen höjs i varje ämne:

Q_Sken = -m_koppar . c_koppar. ΔT = -0.35 kg . 385 j/kg .ºC . (T_F -150 ºC) = -134.75 (T_F - 150) J

Q_absorberad = m_vatten . c_vatten. ΔT = 0.5 kg . 4186 j/kg . ºC .(T_F -25 ºC) = 2093 (T_F -25) J        

Utjämna de resultat du har:

2093 (T_F - 25) = -134.75 (T_F - 150)

Det är en linjär ekvation med en okänd, vars lösning är:

T_F = 32.56 ºC

b) Mängden värme som flyter är värmen tilldelas eller värmen absorberas:

Q _Sken = - 134.75 (32.56 - 150) J = 15823 J

Q _absorberad = 2093 (32.56 - 25) J = 15823 J

Övning 2

En 100 g kopparbit värms upp i en ugn till en T -temperatur_antingen Och sedan införs den i en kopparkalorimeter på 15 g som innehåller 200 g vatten vid 16 º C. Den slutliga temperaturen en gång i jämvikt är 38 º C. När kalorimetern och dess innehåll vägs konstateras att jag har förångats.2 g vatten vad var den initiala temperaturen t_antingen?

Kan tjäna dig: maskhål: historia, teori, typer, bildning

Data: Den latenta värmen av vattenförångning är L_v = 2257 kJ/kg

Lösning

Denna övning skiljer sig från den föregående, eftersom den måste beaktas att kalorimetern också absorberar värme. Värmen som tilldelats av kopparstycket investeras i allt följande:

- Värm vattnet från kalorimetern (200 g)

- Värm koppar av vilken kalorimetern tillverkas (150 g)

- Förångas 1.2 gram vatten (för en fasförändring behöver du också energi).

Q_Sken = -100 x 1 x 10 ^-3 kg. 385 j/kg . ºC. (38 - T_antingen ) ºC = -38.5. (38 - T_antingen) J

Q _{Absorberad av honom kalorimeter} = Q _{Absorberad av vatten} + Q _förångning + Q _{Absorberad av koppar}

0.2 kg .4186 J/kg ºC .(38 - 16 ºC) + 1.2 x 10^-3 kg. 2257000 j/kg +0.150 kg .385 j/kg .ºC.(38 - 16 ºC) =

18418.4 +2708.4 + 1270.5 j = 22397.3 j

Därför:

-38.5. (38 - T_antingen) = 22397.3

T_antingen = 619.7 ºC

Den värme som krävs för att bära 1 kunde också ha övervägts.2 g vatten upp till 100 ° C, men det är en ganska liten mängd jämfört.

Referenser

1. Giancoli, D.  2006. Fysik: Principer med applikationer. 6^th. Ed. Prentice hall. 400 - 410.
2. Kirkpatrick, l. 2007. Fysik: En titt på världen. 6^ta Förkortad upplaga. Cengage Learning. 156 - 164.
3. Rex, a. 2011. Fysikens grunder. Pearson. 309 - 332.
4. Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysik med modern fysik. 14^th. Ed. Volym 1. 556 - 553.
5. Serway, R., Vule, c. 2011. Fysikens grunder. 9^na Cengage Learning.