Warmte capaciteit

Wat is de warmtecapaciteit?

De warmte capaciteit van een lichaam of systeem is het quotiënt dat resulteert tussen de hitte -energie die op dat lichaam wordt overgedragen en de temperatuurverandering die het in dat proces ervaart. Een andere preciezere definitie is dat het verwijst naar hoeveel warmte het nodig is om naar een lichaam of systeem te verzenden, zodat de temperatuur een kelvinegraad verhoogt.

Het gebeurt continu dat de heetste lichamen warmte geven aan de koudste lichamen in een proces dat zich uitstrekt terwijl er een temperatuurverschil is tussen de twee lichamen in contact. Dus warmte is de energie die van het ene systeem naar het andere wordt overgedragen door het simpele feit dat er een temperatuurverschil tussen is.

Door overeenkomst wordt het gedefinieerd als warmte (Q) positief dat wordt geabsorbeerd door een systeem, en als een negatieve warmte die door een systeem wordt toegewezen.

Uit het bovenstaande volgt hieruit dat niet alle objecten warmte absorberen en met hetzelfde gemak behouden; Bepaalde materialen worden dus gemakkelijker verwarmd dan andere.

Er moet rekening mee worden gehouden dat uiteindelijk de warmtecapaciteit van een lichaam afhangt van de aard en samenstelling van hetzelfde.

Formules, eenheden en maatregelen

De warmtecapaciteit kan worden bepaald op basis van de volgende uitdrukking:

C = DQ/DT

SI De temperatuurverandering is voldoende klein, de vorige uitdrukking kan worden vereenvoudigd en vervangen door het volgende:

C = q/Δt

Vervolgens is de maateenheid van warmtecapaciteit in het internationale systeem juli door Kelvin (J/K).

Warmtecapaciteit kan worden gemeten bij constante druk C_P of bij constant volume c_v.

Het kan u van dienst zijn: eenvoudige fysica-experimenten (primaire universiteit)

Specifieke hitte

Vaak hangt de warmtecapaciteit van een systeem af van de hoeveelheid substantie of zijn massa. In dat geval, wanneer een systeem bestaat uit een enkele stof met homogene kenmerken, is de specifieke warmte vereist, ook wel specifieke warmtecapaciteit genoemd (c).

Aldus is de specifieke massawarmte de hoeveelheid warmte die moet worden geleverd aan de massa -eenheid van een stof om de temperatuur te verhogen tot een kelvine -graad, en kan worden bepaald op basis van de volgende expressie:

C = Q/ M AT

In deze vergelijking is m de massa van de stof. Daarom is de eenheid van specifieke warmtemeting in dit geval juli per kilogram door Kelvin (J/kg K), of ook juli per gram door Kelvin (J/G K K).

Evenzo is de specifieke molaire warmte de hoeveelheid warmte die moet worden geleverd aan een mol van een stof om de temperatuur te verhogen tot een kelvine -graad. En het kan worden bepaald uit de volgende uitdrukking:

C = Q/ N AT

In deze uitdrukking is n het aantal mol van de stof. Dit houdt in dat de specifieke warmteeenheid van warmte.

Specifieke waterwarmte

Specifieke warmte van veel stoffen worden berekend en gemakkelijk toegankelijk in tabellen. De specifieke warmtewaarde van water in vloeibare toestand is 1000 calorieën/kg k = 4186 j/kg kg. Integendeel, de specifieke waterwarmte in gasvormige toestand is 2080 J/kg k en in vaste toestand 2050 J/kg kg.

Warmtetransmissie

Op deze manier en omdat de specifieke waarden van de overgrote meerderheid van de stoffen al zijn berekend, is het mogelijk om de transmissie van warmte tussen twee lichamen of systemen met de volgende uitdrukkingen te bepalen:

Kan u van dienst zijn: wat is de netto kracht? (Met voorbeelden)

Q = c m Δt

Of als de specifieke molaire warmte wordt gebruikt:

Q = c n Δt

Er moet rekening mee worden gehouden dat deze uitdrukkingen toestaan ​​om warmtestromen te bepalen, op voorwaarde dat er geen toestandsverandering opkomt.

In de processen van de verandering van status is er sprake van latente warmte (L), die wordt gedefinieerd als de energie die nodig is om een ​​hoeveelheid stof te veranderen om de fase of toestand te veranderen, hetzij van vaste tot vloeistof (smeltende warmte, l_F) of van vloeistof tot gasvormige (verdampingswarmte, l_v)).

Er moet rekening mee worden gehouden dat dergelijke energie in de vorm van warmte volledig wordt verbruikt in de faseverandering en geen temperatuurvariatie teruggeeft. In dergelijke gevallen zijn de uitdrukkingen om de warmtestroom in een verdampingsproces te berekenen de volgende:

Q = L_v M

Als de specifieke molaire warmte wordt gebruikt: q = l_v N

In een fusieproces: q = l_F  M

Als de specifieke molaire warmte wordt gebruikt: q = l_F N

Over het algemeen zijn latent hitte van de meeste stoffen al berekend, net als bij de specifieke warmte, zijn latent hitte van de meeste stoffen en zijn gemakkelijk toegankelijk in tabellen. Dus bijvoorbeeld, in het geval van water moet u:

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

Voorbeeld

In het geval van water, als een ijs (ijs) massa van 1 kg wordt verwarmd van een temperatuur van -25 ºC tot een temperatuur van 125 ºC (waterdamp), zou de in het proces verbruikte warmte worden berekend als volgt:

Fase 1

IJs van -25 ºC tot 0 ºC.

Q = c m Δt = 2050 1 25 = 51250 j

Stage 2

IJstaatverandering in vloeibaar water.

Q = L_F  M = 334000 1 = 334000 J

Fase 3

Vloeibaar water van 0 ºC tot 100 ºC.

Het kan je van dienst zijn: Pluto (Dwarf Planet)

Q = c m Δt = 4186 1 100 = 418600 j

Fase 4

Verandering van waterstaat voor watervloeistof.

Q = L_v M = 2257000 1 = 2257000 J

Fase 5

Waterdamp van 100 ºC tot 125 ° C.

Q = c m Δt = 2080 1 25 = 52000 j

Aldus is de totale warmtestroom in het proces de som van de geproduceerde in elk van de vijf fasen en resultaten in 31112850 J.