Özgül ısı, 1 gram saf maddenin sıcaklığını 1 ° artırmak için gereken enerjidir. Parametre, kimyasal bileşimine ve toplanma durumuna bağlıdır: gaz, sıvı veya katı. Keşfedildikten sonra, termodinamiğin geliştirilmesinde yeni bir tur başladı, sistemin ısısı ve işleyişi ile ilgili geçici enerji süreçleri bilimi.
Genelde, üretimde özgül ısı ve termodinamiğin temelleri kullanılır kimya, nükleer mühendislik ve aerodinamikte olduğu gibi otomobilleri soğutmak için tasarlanmış radyatörler ve sistemler. Özgül ısının nasıl hesaplandığını bilmek istiyorsanız, önerilen makaleye bakın.
Formül
Parametrenin doğrudan hesaplanmasına geçmeden önce, kendinizi formüle ve bileşenlerine alıştırmalısınız.
Özgül ısıyı hesaplamanın formülü aşağıdaki gibidir:
- c = Q / (m * ∆T)
Hesaplamada kullanılan miktarlar ve sembolik gösterimleri hakkındaki bilgi son derece önemlidir. Bununla birlikte, sadece görsel görünüşlerini bilmek değil, aynı zamanda her birinin anlamını net bir şekilde anlamak da gereklidir. Bir maddenin özgül ısı kapasitesinin hesaplanması aşağıdaki bileşenlerle temsil edilir:
ΔT, bir maddenin sıcaklığındaki kademeli değişiklik anlamına gelen bir semboldür. "Δ" karakteri delta olarak telaffuz edilir.
ΔT aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:
ΔT = t2 - t1, nerede
- t1 - birincil sıcaklık;
- t2, değişimden sonraki son sıcaklıktır.
m, ısıtma için kullanılan maddenin kütlesidir (gr).
Q - ısı miktarı (J / J)
Tsr temelinde diğer denklemler türetilebilir:
- Q = m * cp * ΔT - ısı miktarı;
- m = Q / cr * (t2 - t1) - maddenin kütlesi;
- t1 = t2– (Q / cp * m) - birincil sıcaklık;
- t2 = t1 + (Q / cp * m) - son sıcaklık.
Isı miktarının tanımı ve formülü
Bir termodinamik sistemin iç enerjisi iki şekilde değiştirilebilir:
- sistem üzerinde çalışma yapmak,
- termal etkileşim yoluyla.
Isının vücuda aktarılması, vücut üzerinde makroskopik çalışma yapmakla ilişkili değildir. Bu durumda, iç enerjideki değişime, vücuttaki tek tek moleküllerin daha yüksek sıcaklığa sahip olan vücuttaki bazı moleküller üzerinde daha düşük sıcaklıkta çalışmasından kaynaklanır. Bu durumda, termal iletkenlik nedeniyle termal etkileşim gerçekleşir. Enerji aktarımı radyasyon yoluyla da mümkündür. Mikroskobik süreçler sistemine (tüm vücutla ilgili değil, tek tek moleküllerle) ısı transferi denir. Isı transferi sonucunda bir vücuttan diğerine aktarılan enerji miktarı, bir vücuttan diğerine aktarılan ısı miktarı ile belirlenir.
Tanım
Sıcaklık
çevredeki cisimlerle (çevre) ısı alışverişi sürecinde vücut tarafından alınan (veya verilen) enerjiye denir. Isı, genellikle Q harfiyle gösterilir.
Bu, termodinamikteki temel niceliklerden biridir. Isı, termodinamiğin birinci ve ikinci ilkelerinin matematiksel ifadelerine dahil edilir. Isının moleküler hareket biçiminde enerji olduğu söylenir.
Isı sisteme (gövdeye) iletilebilir veya ondan uzaklaştırılabilir. Sisteme ısı verilirse pozitif olduğuna inanılmaktadır.
Parametre hesaplama talimatları
Hesaplamak itibaren
madde oldukça basittir ve bunu yapmak için şu adımları izlemeniz gerekir:
- Hesaplama formülünü alın: Isı kapasitesi = Q / (m * ∆T)
- İlk verileri yazın.
- Onları formüle yerleştirin.
- Hesaplayın ve sonucu alın.
Örnek olarak 480 gram ağırlığında ve sıcaklığı 15ºC olan, ısınma sonucu (35 bin J) 250º'ye çıkan bilinmeyen bir maddeyi hesaplayalım.
Yukarıda verilen talimatlara göre aşağıdaki işlemleri gerçekleştiriyoruz:
İlk verileri yazıyoruz:
- Q = 35 bin J;
- m = 480 g;
- ΔT = t2 - t1 = 250–15 = 235 ºC.
Formülü alıyoruz, değerleri değiştiriyoruz ve çözüyoruz:
c = Q / (m * ∆T) = 35 bin J / (480 g * 235º) = 35 bin J / (112800 g * º) = 0,31 J / g * º.
Isı miktarı
Isı miktarı, vücudun ısı transferi sırasında kaybettiği veya kazandığı enerjidir. Bu aynı zamanda adından da anlaşılıyor. Soğurken vücut belli bir miktar ısı kaybeder ve ısıtıldığında emer. Ve sorularımızın cevapları bize gösterdi ısı miktarı neye bağlıdır? Birincisi, vücut kütlesi ne kadar büyükse, sıcaklığını bir derece değiştirmek için o kadar fazla ısı harcanması gerekir. İkincisi, bir bedeni ısıtmak için gereken ısı miktarı, içerdiği maddeye, yani maddenin türüne bağlıdır. Üçüncüsü, ısı transferinden önceki ve sonraki vücut sıcaklıklarındaki fark da hesaplamalarımız için önemlidir. Yukarıdakilere dayanarak yapabiliriz aşağıdaki formüle göre ısı miktarını belirleyin:
Q = cm (t_2-t_1),
burada Q ısı miktarıdır, m vücudun kütlesidir, (t_2-t_1) vücudun başlangıç ve son sıcaklıkları arasındaki farktır, c maddenin özgül ısı kapasitesidir, ilgili tablolarda bulunur .
Bu formülü kullanarak, herhangi bir bedeni ısıtmak için gereken ısı miktarını veya soğuduğunda bu vücudun serbest bırakacağını hesaplayabilirsiniz.
Isı miktarı, herhangi bir enerji türü gibi joule (1 J) cinsinden ölçülür. Ancak, bu değer çok uzun zaman önce tanıtılmadı ve insanlar ısı miktarını çok daha erken ölçmeye başladı. Ve zamanımızda yaygın olarak kullanılan bir birim kullandılar - bir kalori (1 kalori). 1 kalori, 1 santigrat derece başına 1 gram suyu ısıtmak için gereken ısı miktarıdır. Bu verilerden yola çıkarak, yenen besinlerdeki kalorileri saymayı sevenler, ilgi uğruna, gün içinde yemekle tükettikleri enerji ile kaç litre su kaynatılabileceğini hesaplayabilirler.
Ödeme
Hesaplamayı yapalım CP
aşağıdaki koşullar altında su ve kalay:
- m = 500 gram;
- t1 = 24ºC ve t2 = 80ºC - su için;
- t1 = 20ºC ve t2 = 180ºC - kalay için;
- Q = 28 bin J
Başlangıç olarak, sırasıyla su ve kalay için ΔT'yi belirleriz:
- ΔТв = t2 - t1 = 80–24 = 56ºC
- ΔТо = t2 - t1 = 180–20 = 160ºC
Sonra özgül ısıyı buluruz:
- с = Q / (m * ΔТв) = 28 bin J / (500 g * 56ºC) = 28 bin J / (28 bin g * ºC) = 1 J / g * ºC.
- s = Q / (m * ΔTo) = 28 bin J / (500 g * 160ºC) = 28 bin J / (80 bin g * ºC) = 0,35 J / g * ºC.
Böylece, suyun özgül ısısı 1 J / g * C ve kalayınki 0.35 J / g * C idi. Dolayısıyla, sağlanan ısının 28 bin J'ye eşit bir değerde kalay sudan daha hızlı ısınacağı sonucuna varabiliriz, çünkü ısı kapasitesi daha azdır.
Isı kapasitesine sadece gazlar, sıvılar ve katılar değil, aynı zamanda yiyecekler de sahiptir.
Sıcaklık değiştiğinde ısıyı hesaplama formülü
Temel ısı miktarı olarak belirtilecektir. Durumunda küçük bir değişiklikle sistemin aldığı (vazgeçtiği) ısı elemanının tam bir diferansiyel olmadığını unutmayın. Bunun nedeni, ısının, sistemin durumunu değiştirme sürecinin bir fonksiyonu olmasıdır.
Sisteme verilen temel ısı miktarı ve sıcaklık T'den T + dT'ye değişir, şuna eşittir:
C vücudun ısı kapasitesidir. İncelenen gövde homojen ise, ısı miktarı için formül (1) şu şekilde temsil edilebilir:
nerede vücudun özgül ısısı, m vücudun kütlesi, molar ısı, bir maddenin molar kütlesi ve maddenin mol sayısıdır.
Vücut homojen ise ve ısı kapasitesi sıcaklıktan bağımsız kabul edilirse, vücudun sıcaklığındaki bir artışla aldığı ısı miktarı () şu şekilde hesaplanabilir:
t2, t1 ısıtmadan önceki ve sonraki vücut sıcaklığıdır.Hesaplamalarda farkı () bulurken sıcaklıkların hem Celsius hem de Kelvin cinsinden ikame edilebileceğini lütfen unutmayın.
Gıdanın ısı kapasitesi nasıl hesaplanır
Güç kapasitesini hesaplarken denklem aşağıdaki biçimi alır:
c = (4.180 * w) + (1.711 * p) + (1.928 * f) + (1.547 * c) + (0.908 * a), burada:
- w, üründeki su miktarıdır;
- p, üründeki protein miktarıdır;
- f, yağ yüzdesidir;
- c, karbonhidratların yüzdesidir;
- a, inorganik bileşenlerin yüzdesidir.
Viola ile işlenmiş krem peynirin ısı kapasitesini belirleyin... Bunu yapmak için, ürünün bileşiminden gerekli değerleri yazıyoruz (ağırlık 140 gram):
- su - 35 g;
- proteinler - 12.9 g;
- yağlar - 25,8 g;
- karbonhidratlar - 6.96 g;
- inorganik bileşenler - 21 g.
Sonra buluyoruz:
- 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.
Isı miktarını ne belirler
İş veya ısı transferi yaparken vücudun iç enerjisi değişir. Isı transferi olgusuyla, iç enerji ısı iletimi, taşınım veya radyasyonla aktarılır.
Her vücut ısıtıldığında veya soğutulduğunda (ısı transferi sırasında) bir miktar enerji alır veya kaybeder. Buna dayanarak, bu miktardaki enerjiyi ısı miktarı olarak adlandırmak gelenekseldir.
Yani, ısı miktarı, vücudun ısı transferi sürecinde verdiği veya aldığı enerjidir.
Suyu ısıtmak için ne kadar ısıya ihtiyaç vardır? Basit bir örnekle, farklı miktarlarda suyu ısıtmak için farklı miktarlarda ısı gerektiğini anlayabilirsiniz. Diyelim ki 1 litre su ve 2 litre su ile iki test tüpü alıyoruz. Hangi durumda daha fazla ısı gerekir? İkincisi, test tüpünde 2 litre su olduğu yerde. Aynı ateş kaynağı ile ısıtırsak ikinci tüpün ısınması daha uzun sürecektir.
Böylece ısı miktarı vücut ağırlığına bağlıdır. Kütle ne kadar büyükse, ısıtma için o kadar fazla ısı gerekir ve buna göre vücudun soğuması için daha fazla zamana ihtiyacı vardır.
Isı miktarı başka neye bağlıdır? Doğal olarak, vücutlar arasındaki sıcaklık farkından. Ama hepsi bu kadar değil. Sonuçta, su veya sütü ısıtmaya çalışırsak, o zaman farklı bir zamana ihtiyacımız olacak. Yani, ısı miktarının vücudun oluştuğu maddeye bağlı olduğu ortaya çıkıyor.
Sonuç olarak, ısınma için ihtiyaç duyulan ısı miktarının veya vücut soğuduğunda açığa çıkan ısı miktarının kütlesine, sıcaklık değişimlerine ve vücudu oluşturan maddenin türüne bağlı olduğu ortaya çıkıyor.
Faydalı ipuçları
Herzaman bunu hatırla:
- metali ısıtma işlemi sudan daha hızlıdır, çünkü CP
2,5 kat daha az; - mümkünse, koşullar izin veriyorsa sonuçları daha yüksek bir sıraya dönüştürün;
- sonuçları kontrol etmek için İnterneti kullanabilir ve hesaplanan maddeye bakabilirsiniz;
- Aynı deneysel koşullar altında, özgül ısısı düşük malzemeler için daha önemli sıcaklık değişiklikleri gözlemlenecektir.
Faz geçişleri sırasındaki ısı miktarı için formül
Bir maddenin bir fazından diğerine geçişe, faz geçişinin ısısı olarak adlandırılan belirli bir miktarda ısının emilmesi veya salınması eşlik eder.
Bu nedenle, bir maddenin bir elementini bir katı halinden bir sıvıya aktarmak için, şuna eşit bir miktarda ısı () söylenmelidir:
füzyonun özgül ısısı nerede, dm vücut kütle elementidir. Vücudun, söz konusu maddenin erime sıcaklığına eşit bir sıcaklığa sahip olması gerektiği dikkate alınmalıdır. Kristalizasyon sırasında, (4) 'e eşit ısı açığa çıkar.
Bir sıvıyı buhara dönüştürmek için gereken ısı miktarı (buharlaşma ısısı) şu şekilde bulunabilir:
burada r, buharlaşmanın özgül ısısıdır. Buhar yoğunlaştığında ısı açığa çıkar. Buharlaşma ısısı, eşit kütlelerdeki yoğunlaşma ısısına eşittir.
Vücudu ısıtmak için ısı miktarı nasıl hesaplanır
Örneğin 3 kg suyu 15 ° C'den 85 ° C'ye ısıtmak için harcanması gereken ısı miktarını hesaplamak gerekir. Suyun özgül ısısını yani 1 kg suyu 1 derece ısıtmak için gereken enerji miktarını biliyoruz. Yani, bizim durumumuzdaki ısı miktarını bulmak için, suyun özgül ısı kapasitesini 3 ile ve suyun sıcaklığını arttırmanız gereken derece sayısı ile çarpmanız gerekir. Yani bu 4200 * 3 * (85-15) = 882.000'dir.
Parantez içinde, başlangıç derecesini çıkararak tam derece sayısını hesaplıyoruz.
Yani 3 kg suyu 15 ° C'den 85 ° C'ye ısıtmak için 882.000 J ısıya ihtiyacımız var.
Isı miktarı Q harfi ile belirtilir, hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:
Q = c * m * (t2-t1).
Özgül ısı nedir
Doğadaki her maddenin kendine has özellikleri vardır ve her bir maddeyi ısıtmak farklı miktarda enerji gerektirir, yani. ısı miktarı.
Bir maddenin özgül ısısı Kütlesi 1 kilogram olan bir cismi 1 0C sıcaklığa ısıtmak için nakledilmesi gereken ısı miktarına eşit bir değerdir.
Özgül ısı c harfi ile gösterilir ve J / kg * ölçüm değerine sahiptir.
Örneğin, suyun özgül ısı kapasitesi 4200 J / kg * 0C'dir. Yani 1 kg suya 1 0C ısıtmak için aktarılması gereken ısı miktarı budur.
Farklı toplanma durumlarındaki maddelerin özgül ısı kapasitesinin farklı olduğu unutulmamalıdır. Yani, buzu 1 ° C ısıtmak için farklı miktarda ısı gerekir.
