De värmekapacitet av en kropp eller ett system är kvoten som uppstår mellan värmeenergin som överförs till kroppen och temperaturförändringen 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 dess temperatur ökar en grad kelvin.
Det händer kontinuerligt att de hetaste kropparna ger upp de kallare kropparna värme i en process som varar så länge det finns en skillnad i temperatur mellan de två kropparna i kontakt. Så värme är den energi som överförs från ett system till ett annat genom det enkla faktum att det finns en skillnad i temperatur mellan de två..
Enligt konvention definieras det som värme (F) positivt det som absorberas av ett system, och som negativ värme det som överförs av ett system.
Av ovanstående följer att inte alla föremål absorberar och behåller värmen med samma lätthet; så att vissa material värms upp lättare än andra.
Man bör ta hänsyn till att kroppens värmekapacitet i slutändan beror på dess natur och sammansättning..
Artikelindex
Värmekapaciteten kan bestämmas med utgångspunkt från följande uttryck:
C = dQ / dT
SOm temperaturförändringen är tillräckligt liten kan det tidigare uttrycket förenklas och ersättas med följande:
C = Q / AT
Så måttenheten för värmekapacitet i det internationella systemet är Joule per kelvin (J / K).
Värmekapacitet kan mätas vid konstant tryck C.sid eller vid konstant volym Cv.
Ofta beror ett systems värmekapacitet på dess substansmängd eller massa. I detta fall, när ett system består av en enda substans med homogena egenskaper, krävs specifik värme, även kallad specifik värmekapacitet (c).
Således är den massspecifika värmen mängden värme som måste tillföras enhetsmassan för ett ämne för att öka dess temperatur med en grad kelvin och kan bestämmas utifrån följande uttryck:
c = Q / m AT
I denna ekvation är m ämnets massa. Därför är måttenheten för specifik värme i detta fall Joule per kilogram per kelvin (J / kg K), eller också Joule per gram per kelvin (J / g K).
På liknande sätt är molspecifik värme mängden värme som måste tillföras en mol av ett ämne för att öka dess temperatur med en grad kelvin. Och det kan bestämmas utifrån följande uttryck:
c = Q / n AT
I detta uttryck är n antalet mol av ämnet. Detta innebär att måttenheten för specifik värme i detta fall är Joule per mol per kelvin (J / mol K).
De specifika värmen för många ämnen beräknas och är lättillgängliga i tabeller. Värdet för den specifika värmen av vatten i flytande tillstånd är 1000 kalorier / kg K = 4186 J / kg K. Tvärtom är den specifika värmen för vatten i gasform 2080 J / kg K och i fast tillstånd 2050 J / kg K.
På detta sätt och med tanke på att de specifika värdena för de allra flesta ämnen redan har beräknats är det möjligt att bestämma värmeöverföringen mellan två kroppar eller system med följande uttryck:
Q = c m AT
Eller om molär specifik värme används:
Q = c n AT
Det bör beaktas att dessa uttryck gör det möjligt att bestämma värmeflödena så länge det inte sker någon förändring av tillståndet.
I tillståndsförändringsprocesser talar vi om latent värme (L), som definieras som den energi som krävs av en mängd substans för att ändra fas eller tillstånd, antingen från fast till vätska (fusionsvärme, LF) eller från vätska till gasformig (förångningsvärme, Lv).
Det måste tas med i beräkningen att sådan energi i form av värme förbrukas helt i fasförändringen och inte reverserar en temperaturvariation. I sådana fall är uttrycken för att beräkna värmeflödet i en förångningsprocess följande:
Q = L.v m
Om molspecifik värme används: Q = Lv n
I en fusionsprocess: Q = LF m
Om molspecifik värme används: Q = LF n
I allmänhet, som med specifik värme, är de latenta värmerna för de flesta ämnen redan beräknade och lättillgängliga i tabeller. Således, till exempel, när det gäller vatten måste man:
LF = 334 kJ / kg (79,7 cal / g) vid 0 ° C; Lv = 2257 kJ / kg (539,4 cal / g) vid 100 ° C.
När det gäller vatten, om en 1 kg massa fryst vatten (is) värms från en temperatur på -25 ° C till en temperatur av 125 ° C (vattenånga), beräknas den värme som förbrukas i processen enligt följande:
Is från -25 ºC till 0 ºC.
Q = c m AT = 2050 1 25 = 51250 J
Förändring av tillstånd från is till flytande vatten.
Q = L.F m = 334000 1 = 334000 J
Flytande vatten från 0 ºC till 100 ºC.
Q = c m AT = 4186 1100 = 418600 J
Förändring av tillstånd från flytande vatten till vattenånga.
Q = L.v m = 2257000 1 = 2257000 J
Vattenånga från 100 ° C till 125 ° C.
Q = c m AT = 2080 1 25 = 52000 J
Således är det totala värmeflödet i processen summan av det som produceras i vart och ett av de fem stegen och resulterar i 31112850 J.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.