De specifik värme Det är mängden energi som ett gram av en viss substans måste absorbera för att öka temperaturen med en grad Celsius. Det är en intensiv fysisk egenskap, eftersom den inte beror på massa eftersom den bara uttrycks för ett gram ämne; Det är emellertid relaterat till antalet partiklar och deras molära massa, liksom de intermolekylära krafterna som binder dem..
Mängden energi som absorberas av ämnet uttrycks i enheter av joule (J) och mindre vanligt i kalorier (Cal). Generellt antas att energi absorberas genom värme; energin kan dock komma från en annan källa, såsom arbete som utförts på ämnet (rigorös omrörning, till exempel).
Bilden ovan visar en vattenkokare från vilken vattenångorna som genereras av dess uppvärmning släpps ut. För att värma upp vattnet måste det absorbera värme från lågan under grytan. Således, när tiden går, och beroende på eldens intensitet, kommer vattnet att koka när det når sin kokpunkt..
Specifik värme bestämmer hur mycket energi vatten förbrukar för varje grad ºC som dess temperatur ökar. Detta värde är konstant om olika volymer vatten värms upp i samma vattenkokare, eftersom det i början är en intensiv egenskap..
Det som varierar är den totala mängden energi som absorberas av varje massa uppvärmt vatten, även känd som värmekapacitet. Ju större vattenmassa som ska värmas (2, 4, 10, 20 liter), desto större är dess värmekapacitet; men dess specifika värme förblir densamma.
Denna egenskap beror på tryck, temperatur och volym; för enkel förståelse är dock deras motsvarande variationer utelämnade..
Artikelindex
Vilken specifik värme som betydde för ett givet ämne definierades. Men dess verkliga betydelse uttrycks bättre med sin formel, vilket gör det tydligt genom sina enheter vilka är de avstånd som det innebär när de variabler som det beror på analyseras. Dess formel är:
Ce = Q / AT m
Där Q är den absorberade värmen, är AT temperaturförändringen, och m är ämnets massa; vilket enligt definitionen motsvarar ett gram. Genom att göra en analys av dess enheter har vi:
Ce = J / ºC · g
Som också kan uttryckas på följande sätt:
Ce = kJ / K g
Ce = J / ºC · Kg
Den första av dem är den enklaste och det är med vilken exemplen kommer att behandlas i följande avsnitt.
Formeln anger uttryckligen mängden absorberad energi (J) av ett gram ämne i en grad ºC. Om vi ville rensa denna mängd energi måste vi lämna ekvationen J åt sidan:
J = Ce · ºC · g
Det som uttrycktes på ett mer lämpligt sätt och enligt variablerna skulle vara:
Q = Ce AT m
I ovanstående formel representerar 'm' inte ett gram ämne, eftersom det redan finns implicit i Ce. Denna formel är mycket användbar för att beräkna de specifika värmen för olika ämnen genom kalorimetri.
Hur? Med hjälp av definitionen av kalorier, vilket är den mängd energi som krävs för att värma ett gram vatten från 14,5 till 15,5 ° C; detta är lika med 4,184 J.
Den specifika värmen för vatten är onormalt hög, och den här egenskapen används för att mäta de specifika värmerna för andra ämnen med vetskap om värdet 4,144 J.
Vad betyder det att en specifik värme är hög? Vilket ger avsevärt motstånd mot att öka temperaturen, så det måste absorbera mer energi; det vill säga, vatten måste värmas upp mycket längre än andra ämnen, som i närheten av en värmekälla värms upp nästan omedelbart.
Av denna anledning används vatten i kalorimetriska mätningar, eftersom det inte upplever plötsliga temperaturförändringar när det absorberar energin som frigörs från kemiska reaktioner; eller, i detta fall, från kontakt med ett annat hetare material.
Eftersom vatten behöver absorbera mycket värme för att öka temperaturen kan värmen till exempel komma från en het metall. Med hänsyn till massorna vatten och metall kommer ett värmeväxling att ske mellan dem tills det som kallas termisk jämvikt uppnås..
När detta inträffar utjämnas vattentemperaturerna och metallen. Värmen som avges av varm metall är lika med den som absorberas av vatten.
Att veta detta och med den sista formeln för Q som just beskrivits har vi:
FVatten= -QMetall
Det negativa tecknet indikerar att värme släpps ut från den varmare kroppen (metall) till den svalare kroppen (vatten). Varje ämne har sin egen specifika värme Ce och dess massa, så detta uttryck måste utvecklas enligt följande:
FVatten = CeVatten ATVatten MVatten = - (CeMetall ATMetall MMetall)
Det okända är CeMetall, eftersom i termisk jämvikt är den slutliga temperaturen för både vatten och metall densamma; dessutom är de initiala temperaturerna för vattnet och metallen kända innan de kommer i kontakt, liksom deras massor. Därför måste vi rensa CeMetall:
EGMetall = (CeVatten ATVatten MVatten) / (-ATMetall MMetall)
Utan att glömma den CeVatten är 4,184 J / ° C · g. Om ΔT utvecklasVatten och ATMetall, kommer att fås (TF - TVatten) och tF - TMetall), respektive. Vattnet värms upp medan metallen svalnar, varför negativt tecken multiplicerar ATMetall återstående (TMetall - TF). Annars ΔTMetall skulle ha ett negativt värde eftersom det är TF lägre (kallare) än TMetall.
Ekvationen uttrycks sedan slutligen på detta sätt:
EGMetall = CeVatten · (TF - TVatten) MVatten/ (TMetall - TF) MMetall
Och med det beräknas de specifika värmen.
Det finns en sfär av en konstig metall som väger 130g och har en temperatur på 90ºC. Detta sänks ned i en behållare med 100 g vid 25 ºC, inne i en kalorimeter. När termisk jämvikt uppnås blir behållarens temperatur 40 ° C. Beräkna metallens Ce.
Den slutliga temperaturen, TF, det är 40 ° C. Att känna till de andra uppgifterna kan vi sedan bestämma Ce direkt:
EGMetall = (4,184 J / ºC · g · (40 - 25) ºC · 100 g) / (90 - 40) ºC · 130 g
EGMetall = 0,965 J / ºC · g
Observera att den specifika vattenvärmen är ungefär fyra gånger metallens (4.184 / 0.965).
När Ce är mycket liten, desto större blir dess tendens att värmas upp; som är relaterad till dess värmeledningsförmåga och diffusion. En metall med högre Ce tenderar att frigöra eller förlora mer värme när den kommer i kontakt med ett annat material, jämfört med en annan metall med en lägre Ce.
Specifika värmare för olika ämnen visas nedan.
Den specifika vattenvärmen är, som nämnts, 4,184 J / ºC · g.
Tack vare detta värde kan det få mycket sol i havet och vattnet förångas knappast i märkbar grad. Detta resulterar i en termisk skillnad som inte påverkar marint liv. Till exempel när du går till stranden för att simma, även om det är soligt ute, känner du en lägre, svalare temperatur i vattnet..
Varmt vatten behöver också släppa ut mycket energi för att kyla av sig själv. Under processen värmer den cirkulerande luftmassor, vilket ökar (tempererade) temperaturer i kustregioner under vintrarna..
Ett annat intressant exempel är att om vi inte bestod av vatten skulle en dag i solen kunna vara dödlig, eftersom våra kroppstemperaturer skulle stiga snabbt..
Detta unika värde av Ce beror på intermolekylära vätebindningar. Dessa absorberar värme för att bryta ner, så de lagrar energi. Tills de går sönder kommer vattenmolekylerna inte att kunna vibrera och öka den genomsnittliga kinetiska energin, vilket återspeglas i en temperaturökning..
Isens specifika värme är 2090 J / ºC · g. Som för vatten har det ett ovanligt högt värde. Detta innebär att ett isberg till exempel skulle behöva absorbera en enorm mängd värme för att öka dess temperatur. Men vissa isberg idag har till och med absorberat värmen som behövs för att smälta (latent fusionsvärme)..
Den specifika värmen hos aluminium är 0,900 J / ºC · g. Det är något lägre än metallens i sfären (0,965 J / ºC · g). Här absorberas värmen för att vibrera metallatomerna i aluminium i deras kristallstrukturer, och inte enskilda molekyler som hålls samman av intermolekylära krafter..
Järns specifika värme är 0,444 J / ºC · g. Eftersom det är mindre än aluminium betyder det att det ger mindre motstånd vid uppvärmning. det vill säga innan en eld blir en bit järn rödglöd mycket tidigare än en bit aluminium.
Aluminium är mer motståndskraftigt mot uppvärmning och håller maten varm längre när den berömda aluminiumfolien används för att linda snacks.
Den specifika luftvärmen är ungefär 1,003 J / ºC · g. Detta värde är mycket utsatt för tryck och temperaturer eftersom det består av en gasformig blandning. Här absorberas värmen för att vibrera molekylerna kväve, syre, koldioxid, argon, etc..
Slutligen är den specifika värmen för silver 0,234 J / ºC · g. Av alla nämnda ämnen har det det lägsta Ce-värdet, vilket innebär att när man möter järn och aluminium skulle en silverbit värmas upp mycket mer samtidigt än de andra två metallerna. I själva verket harmonerar den med sin höga värmeledningsförmåga.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.