Merné teplo je energia potrebná na zvýšenie teploty 1 gramu čistej látky o 1 °. Parameter závisí od jeho chemického zloženia a stavu agregácie: plynný, kvapalný alebo tuhý. Po jeho objavení sa začalo nové kolo vývoja termodynamiky, vedy o prechodných energetických procesoch, ktoré sa týkajú tepla a fungovania systému.
Zvyčajne Pri výrobe sa používa špecifické teplo a základy termodynamiky radiátory a systémy určené na chladenie automobilov, ako aj v chémii, jadrovom inžinierstve a aerodynamike. Ak chcete vedieť, ako sa počíta konkrétne teplo, pozrite si navrhovaný článok.
Vzorec
Pred priamym výpočtom parametra by ste sa mali oboznámiť so vzorcom a jeho zložkami.
Vzorec na výpočet špecifického tepla je nasledovný:
- c = Q / (m * ∆T)
Znalosť veličín a ich symbolických označení použitých pri výpočte je mimoriadne dôležitá. Je však potrebné nielen poznať ich vizuálny vzhľad, ale aj jasne pochopiť význam každého z nich. Výpočet špecifickej tepelnej kapacity látky predstavuje tieto zložky:
ΔT je symbol, ktorý znamená postupnú zmenu teploty látky. Znak „Δ“ sa vyslovuje delta.
ΔT možno vypočítať pomocou vzorca:
ΔT = t2 - t1, kde
- t1 - primárna teplota;
- t2 je konečná teplota po zmene.
m je hmotnosť látky použitej na zahriatie (gr).
Q - množstvo tepla (J / J)
Na základe Tsr možno odvodiť ďalšie rovnice:
- Q = m * cp * ΔT - množstvo tepla;
- m = Q / cr * (t2 - t1) - hmotnosť látky;
- t1 = t2– (Q / cp * m) - primárna teplota;
- t2 = t1 + (Q / cp * m) - konečná teplota.
Definícia a vzorec množstva tepla
Vnútorná energia termodynamického systému sa môže meniť dvoma spôsobmi:
- prácu na systéme,
- prostredníctvom tepelnej interakcie.
Prenos tepla do tela nesúvisí s vykonávaním makroskopických prác na tele. V tomto prípade je zmena vnútornej energie spôsobená tým, že jednotlivé molekuly tela s vyššou teplotou robia prácu na niektorých molekulách tela, ktoré majú nižšiu teplotu. V tomto prípade sa tepelná interakcia uskutočňuje v dôsledku tepelnej vodivosti. Prenos energie je možný aj prostredníctvom žiarenia. Systém mikroskopických procesov (nesúvisiacich s celým telom, ale s jednotlivými molekulami) sa nazýva prenos tepla. Množstvo energie, ktoré sa prenáša z jedného tela do druhého v dôsledku prenosu tepla, sa určuje podľa množstva tepla, ktoré sa prenáša z jedného tela do druhého.
Definícia
Teplo
sa nazýva energia, ktorú telo prijíma (alebo rozdáva) v procese výmeny tepla s okolitými telesami (prostredím). Teplo sa označuje obvykle písmenom Q.
Toto je jedna zo základných veličín v termodynamike. Teplo je obsiahnuté v matematických výrazoch prvého a druhého princípu termodynamiky. Hovorí sa, že teplo je energia vo forme molekulárneho pohybu.
Teplo môže byť prenášané do systému (tela) alebo z neho môže byť odvádzané. Predpokladá sa, že ak sa do systému dodáva teplo, je to pozitívne.
Pokyny na výpočet parametra
Vypočítať od
podstata je celkom jednoduchá a aby ste to dosiahli, musíte postupovať podľa týchto krokov:
- Vezmite vzorec pre výpočet: Tepelná kapacita = Q / (m * ∆T)
- Vyplňte počiatočné údaje.
- Zapojte ich do vzorca.
- Vypočítajte a získajte výsledok.
Ako príklad si spočítajme neznámu látku s hmotnosťou 480 gramov a teplotou 15 ° C, ktorá sa v dôsledku zahriatia (35 000 J) zvýšila na 250 °.
Podľa pokynov uvedených vyššie vykonávame nasledujúce akcie:
Vypíšeme počiatočné údaje:
- Q = 35 tisíc J;
- m = 480 g;
- ΔT = t2 - t1 = 250–15 = 235 ° C.
Vezmeme vzorec, dosadíme hodnoty a vyriešime:
c = Q / (m * ∆T) = 35 tisíc J / (480 g * 235 °) = 35 tisíc J / (11 2800 g * º) = 0,31 J / g * º.
Množstvo tepla
Množstvo tepla je energia, ktorú telo stratí alebo získa počas prenosu tepla. To je zrejmé aj z názvu. Pri ochladzovaní telo stratí určité množstvo tepla a pri zahriatí bude absorbovať. A odpovede na naše otázky nám to ukázali od čoho závisí množstvo tepla? Po prvé, čím väčšia je telesná hmotnosť, tým viac tepla sa musí vynaložiť na zmenu jeho teploty o jeden stupeň. Po druhé, množstvo tepla potrebného na zahriatie tela závisí od látky, z ktorej sa skladá, teda od druhu látky. A do tretice, pre naše výpočty je dôležitý aj rozdiel v teplotách tela pred a po prestupe tepla. Na základe vyššie uvedeného môžeme určiť množstvo tepla podľa vzorca:
Q = cm (t_2-t_1),
kde Q je množstvo tepla, m je hmotnosť telesa, (t_2-t_1) je rozdiel medzi počiatočnou a konečnou teplotou telesa, c je merná tepelná kapacita látky, je možné zistiť z príslušných tabuliek .
Pomocou tohto vzorca môžete vypočítať množstvo tepla, ktoré je potrebné na zahriatie ktoréhokoľvek tela alebo ktoré toto telo uvoľní, keď vychladne.
Množstvo tepla sa meria v jouloch (1 J) ako každý druh energie. Táto hodnota však bola zavedená nie tak dávno a ľudia začali merať množstvo tepla oveľa skôr. A použili jednotku, ktorá je v našej dobe široko používaná - kalórie (1 kal). 1 kalória je množstvo tepla potrebné na zohriatie 1 gramu vody o 1 stupeň Celzia. Na základe týchto údajov môžu tí, ktorí radi počítajú kalórie v zjedenom jedle, pre zaujímavosť vypočítať, koľko litrov vody je možné uvariť na energiu, ktorú pri jedle konzumujú počas dňa.
Platba
Vykonajme výpočet CP
voda a cín za nasledujúcich podmienok:
- m = 500 gramov;
- t1 = 24 ° C a t2 = 80 ° C - pre vodu;
- t1 = 20 ° C a t2 = 180 ° C - pre cín;
- Q = 28 tisíc J.
Na začiatok určíme ΔT pre vodu a cín:
- ΔТв = t2 - t1 = 80–24 = 56 ° C
- ΔТо = t2 - t1 = 180–20 = 160 ° C
Potom nájdeme špecifické teplo:
- с = Q / (m * ΔТв) = 28 tisíc J / (500 g * 56 ° C) = 28 tisíc J / (28 tisíc g * ° C) = 1 J / g * ° C.
- s = Q / (m * ΔTo) = 28 tisíc J / (500 g * 160 ° C) = 28 tisíc J / (80 tisíc g * ° C) = 0,35 J / g * ° C.
Špecifické teplo vody teda bolo 1 J / g * ºC a cín bolo 0,35 J / g * ºC. Preto môžeme konštatovať, že pri rovnakej hodnote dodaného tepla 28 000 J sa cín zahreje rýchlejšie ako voda, pretože jeho tepelná kapacita je menšia.
Tepelnú kapacitu majú nielen plyny, kvapaliny a tuhé látky, ale aj potraviny.
Vzorec na výpočet tepla pri zmene teploty
Základné množstvo tepla bude označené ako. Upozorňujeme, že tepelný prvok, ktorý systém prijíma (vzdáva sa) s malou zmenou svojho stavu, nie je úplným rozdielom. Dôvodom je to, že teplo je funkciou procesu zmeny stavu systému.
Základné množstvo tepla dodávaného do systému a zmeny teploty z T na T + dT sa rovná:
kde C je tepelná kapacita tela. Ak je posudzované teleso homogénne, potom vzorec (1) pre množstvo tepla môže byť znázornený ako:
kde je špecifické teplo tela, m je hmotnosť tela, je molárne teplo, je molárna hmotnosť látky a je počet mólov látky.
Ak je telo homogénne a tepelná kapacita sa považuje za nezávislú od teploty, potom množstvo tepla (), ktoré telo prijme so zvýšením svojej teploty o určité množstvo, možno vypočítať ako:
kde t2, t1 telesná teplota pred zahriatím a po ňom.Upozorňujeme, že teploty pri zisťovaní rozdielu () vo výpočtoch môžu byť nahradené v stupňoch Celzia aj Kelvin.
Ako vypočítať tepelnú kapacitu potravín
Pri výpočte výkonovej kapacity rovnica má nasledujúcu formu:
c = (4.180 * w) + (1.711 * p) + (1.928 * f) + (1.547 * c) + (0,908 * a), kde:
- w je množstvo vody v produkte;
- p je množstvo bielkovín v produkte;
- f je percento tuku;
- c je percento sacharidov;
- a je percento anorganických zložiek.
Určte tepelnú kapacitu taveného taveného syra Viola... Za týmto účelom vypíšeme požadované hodnoty zo zloženia produktu (hmotnosť 140 gramov):
- voda - 35 g;
- bielkoviny - 12,9 g;
- tuky - 25,8 g;
- sacharidy - 6,96 g;
- anorganické zložky - 21 g.
Potom nájdeme s:
- c = (4,180 * w) + (1 711 * p) + (1 928 * f) + (1 547 * c) + (0,908 * a) = (4 180 * 35) + (1 711 * 12,9) + (1 928 * 25, 8 ) + (1,547 * 6,96) + (0,908 * 21) = 146,3 + 22,1 + 49,7 + 10,8 + 19,1 = 248 kJ / kg * ºC.
Čo určuje množstvo tepla
Vnútorná energia tela sa mení pri práci alebo pri prenose tepla. Pri fenoméne prenosu tepla sa vnútorná energia prenáša vedením tepla, konvekciou alebo žiarením.
Každé telo pri zahrievaní alebo ochladzovaní (počas prenosu tepla) prijíma alebo stráca určité množstvo energie. Na základe toho je zvykom nazývať toto množstvo energie množstvom tepla.
Takže množstvo tepla je energia, ktorú telo dáva alebo prijíma v procese prenosu tepla.
Koľko tepla je potrebné na ohrev vody? Na jednoduchom príklade pochopíte, že na ohrev rôznych množstiev vody sú potrebné rôzne množstvá tepla. Povedzme, že vezmeme dve skúmavky s 1 litrom vody a 2 litrami vody. V takom prípade je potrebné viac tepla? V druhej, kde sú v skúmavke 2 litre vody. Druhá trubica sa bude dlhšie ohrievať, ak ich ohrejeme rovnakým zdrojom ohňa.
Množstvo tepla teda závisí od telesnej hmotnosti. Čím je hmota väčšia, tým viac tepla sa vyžaduje na zahriatie, a preto potrebuje telo viac času na ochladenie.
Od čoho ešte závisí množstvo tepla? Prirodzene, z teplotného rozdielu medzi telesami. Ale to nie je všetko. Ak sa totiž pokúsime ohriať vodu alebo mlieko, budeme potrebovať iný čas. To znamená, že sa ukazuje, že množstvo tepla závisí od látky, z ktorej sa telo skladá.
Vo výsledku sa ukazuje, že množstvo tepla, ktoré je potrebné na zahriatie, alebo množstvo tepla, ktoré sa uvoľní pri ochladení tela, závisí od jeho hmotnosti, od teplotných zmien a od typu látky, ktorá tvorí telo.
Užitočné tipy
Pamätajte vždy na to:
- proces zahrievania kovu je rýchlejší ako proces vody, pretože má CP
2,5 krát menej; - ak je to možné, prepočítajte výsledky do vyššej objednávky, ak to podmienky dovoľujú;
- na kontrolu výsledkov môžete použiť internet a vyhľadať vypočítanú látku;
- za rovnakých experimentálnych podmienok budú pozorované výraznejšie teplotné zmeny pre materiály s nízkym špecifickým teplom.
Vzorec pre množstvo tepla počas fázových prechodov
Prechod z jednej fázy látky do druhej je sprevádzaný absorpciou alebo uvoľnením určitého množstva tepla, ktoré sa nazýva teplo fázového prechodu.
Na prenos prvku hmoty zo stavu tuhej látky do kvapaliny by sa malo povedať, že množstvo tepla () sa rovná:
kde je špecifické teplo fúzie, dm je prvok telesnej hmotnosti. Malo by sa vziať do úvahy, že telo musí mať teplotu rovnajúcu sa teplote topenia uvažovanej látky. Počas kryštalizácie sa uvoľňuje teplo rovné (4).
Množstvo tepla (odparovacie teplo), ktoré je potrebné na premenu kvapaliny na paru, sa dá zistiť ako:
kde r je špecifické výparné teplo. Pri kondenzácii pary sa uvoľňuje teplo. Výparné teplo sa rovná kondenzačnému teplu rovnakých hmotností.
Ako vypočítať množstvo tepla na zahriatie tela
Napríklad je potrebné vypočítať množstvo tepla, ktoré je potrebné minúť na zohriatie 3 kg vody z teploty 15 ° C na teplotu 85 ° C. Poznáme merné teplo vody, to znamená množstvo energie, ktoré je potrebné na zohriatie 1 kg vody o 1 stupeň. To znamená, aby ste zistili množstvo tepla v našom prípade, musíte vynásobiť mernú tepelnú kapacitu vody o 3 a počtom stupňov, o ktoré musíte zvýšiť teplotu vody. Takže toto je 4200 * 3 * (85-15) = 882 000.
V zátvorkách vypočítame presný počet stupňov odčítaním počiatočných
Na zohriatie 3 kg vody z 15 na 85 ° C teda potrebujeme 882 000 J množstva tepla.
Množstvo tepla je označené písmenom Q, vzorec na jeho výpočet je nasledovný:
Q = c * m * (t2-t1).
Čo je to špecifické teplo
Každá látka v prírode má svoje vlastné vlastnosti a na zohriatie každej jednotlivej látky je potrebné iné množstvo energie, t.j. množstvo tepla.
Merné teplo látky Je hodnota rovná množstvu tepla, ktoré je potrebné preniesť na telo s hmotnosťou 1 kilogram, aby sa zahrialo na teplotu 10 ° C
Merné teplo je označené písmenom c a má nameranú hodnotu J / kg *.
Napríklad merná tepelná kapacita vody je 4200 J / kg * 0C. To znamená, že ide o množstvo tepla, ktoré je potrebné preniesť na 1 kg vody, aby sa ohrialo o 1 ° C
Malo by sa pamätať na to, že špecifická tepelná kapacita látok v rôznych stavoch agregácie je odlišná. To znamená, že na zahriatie ľadu o 1 ° C je potrebné iné množstvo tepla.
