Värmekapacitet

Vad är värmekapaciteten?

De värmekapacitet av en kropp eller ett system är kvoten som resulterar mellan värmeenergin som överförs till den kroppen och den temperaturförändring som den upplever i den processen. En annan mer exakt definition är att den hänvisar till hur mycket värme det är nödvändigt att överföra till en kropp eller ett system så att temperaturen ökar en Kelvin -examen.

Det händer kontinuerligt att de hetaste kropparna ger värme till de kallaste kropparna i en process som sträcker sig medan det finns en temperaturskillnad mellan de två kropparna i kontakt. Så värme är den energi som överförs från ett system till ett annat genom det enkla faktumet att det finns en temperaturskillnad mellan dem.

Med överenskommelse definieras det som värme (Q) positiv som absorberas av ett system och som en negativ värme som tilldelas av ett system.

Från ovanstående följer det att inte alla föremål absorberar och behåller värme med samma lätthet; Således värms vissa material lättare än andra.

Det bör beaktas att en kropps värmekapacitet i slutändan beror på densamma och sammansättningen av samma.

Formler, enheter och åtgärder

Värmekapaciteten kan bestämmas baserat på följande uttryck:

C = dq/dt

SI Temperaturförändringen är tillräckligt liten, det föregående uttrycket kan förenklas och ersättas av följande:

C = Q/ΔT

Sedan är enheten för mått på värmekapacitet i det internationella systemet juli av Kelvin (J/K).

Värmekapaciteten kan mätas vid konstant tryck c_p eller vid konstant volym C_v.

Specifik värme

Ofta beror ett systems värmekapacitet på dess mängden substans eller dess massa. I så fall, när ett system består av ett enda ämne med homogena egenskaper, krävs den specifika värmen, även kallad specifik värmekapacitet (c).

Således är den specifika massvärmen mängden värme som måste levereras till massans enhet för ett ämne för att öka temperaturen till en Kelvin -grad och kan bestämmas baserat på följande uttryck:

C = q/ m ΔT

I denna ekvation är M -mässan. Därför är enheten med specifik värmemätning i detta fall juli per kilogram av Kelvin (j/kg k), eller även juli per gram av Kelvin (j/g k k).

På liknande sätt är den specifika molvärmen mängden värme som måste tillförs en mol av ett ämne för att öka temperaturen till en Kelvin -grad. Och det kan bestämmas från följande uttryck:

C = q/ n ΔT

I detta uttryck är n antalet mol för ämnet. Detta innebär att den specifika värmeenheten för värme.

Specifik vattenvärme

Specifika värme av många ämnen beräknas och är lättillgängliga i tabellerna. Det specifika värmevärdet på vatten i flytande tillstånd är 1000 kalori/kg k = 4186 j/kg kg. Tvärtom, den specifika vattenvärmen i gasformigt tillstånd är 2080 j/kg k och i fast tillstånd 2050 j/kg kg.

Värmeöverföring

På detta sätt och eftersom de specifika värdena för de allra flesta ämnen redan beräknas är det möjligt att bestämma överföring av värme mellan två kroppar eller system med följande uttryck:

Q = c m Δt

Eller om den specifika molvärmen används:

Q = c n Δt

Man bör komma ihåg att dessa uttryck gör det möjligt att bestämma värmeflöden förutsatt att en statlig förändring inte inträffar.

I processerna för förändring av status talas det om latent värme (L), som definieras som den energi som krävs för att en mängd substans ska ändra fas eller tillstånd, antingen från fast till vätska (smältvärme, L_F) eller från vätska till gasform (förångningsvärme, L_v).

Det bör beaktas att sådan energi i form av värme konsumeras helt i fasändringen och inte återgår till en variation av temperaturen. I sådana fall är uttryck för att beräkna värmeflödet i en förångningsprocess följande:

Q = l_v m

Om den specifika molvärmen används: q = l_v n

I en fusionsprocess: q = l_F  m

Om den specifika molvärmen används: q = l_F n

I allmänhet, som med den specifika värmen, beräknas redan latenta värme av de flesta ämnen och är lättillgängliga i tabellerna. Således, till exempel i fallet med vatten måste du:

L_F  = 334 kJ/kg (79,7 kalk/g) vid 0 ° C; L_v = 2257 kJ/kg (539,4 lime/g) vid 100 ° C.

Exempel

När det gäller vatten, om en frysning (is) massa på 1 kg upphettas från en temperatur av -25 ºC till en temperatur på 125 ºC (vattenånga), skulle värmen som konsumeras under processen beräknas enligt följande:

Steg 1

Is från -25 ºC till 0 ºC.

Q = C M ΔT = 2050 1 25 = 51250 J

Steg 2

Ice State byte till flytande vatten.

Q = l_F  M = 334000 1 = 334000 J

Steg 3

Flytande vatten från 0 ºC till 100 ºC.

Q = c m Δt = 4186 1 100 = 418600 j

Steg 4

Byte av vatten flytande vatten tillstånd.

Q = l_v M = 2257000 1 = 2257000 J

Steg 5

Vattenånga från 100 ºC till 125 ° C.

Q = c m Δt = 2080 1 25 = 52000 j

Således är det totala värmeflödet i processen summan av det producerade i vart och ett av de fem stegen och resulterar i 31112850 J.