Nhiệt lượng riêng là năng lượng cần thiết để tăng nhiệt độ của 1 gam chất nguyên chất thêm 1 °. Thông số phụ thuộc vào thành phần hóa học và trạng thái tập hợp của nó: thể khí, lỏng hay rắn. Sau khi phát hiện ra nó, một vòng mới trong sự phát triển của nhiệt động lực học đã bắt đầu, khoa học về các quá trình năng lượng nhất thời, liên quan đến nhiệt và hoạt động của hệ thống.
Thông thường, nhiệt riêng và những điều cơ bản của nhiệt động lực học được sử dụng trong sản xuất bộ tản nhiệt và hệ thống được thiết kế để làm mát ô tô, cũng như trong hóa học, kỹ thuật hạt nhân và khí động học. Nếu bạn muốn biết cách tính nhiệt dung riêng, thì hãy xem bài viết được đề xuất.
Công thức
Trước khi tiếp tục tính toán trực tiếp tham số, bạn nên tự làm quen với công thức và các thành phần của nó.
Công thức tính nhiệt dung riêng như sau:
- c = Q / (m * ∆T)
Kiến thức về các đại lượng và ký hiệu ký hiệu của chúng được sử dụng trong tính toán là vô cùng quan trọng. Tuy nhiên, không chỉ cần biết ngoại hình của chúng mà còn phải hiểu rõ ý nghĩa của từng loại. Việc tính nhiệt dung riêng của một chất được biểu diễn bằng các thành phần sau:
ΔT là một ký hiệu có nghĩa là sự thay đổi dần dần nhiệt độ của một chất. Ký tự "Δ" được phát âm là delta.
ΔT có thể được tính bằng công thức:
ΔT = t2 - t1, trong đó
- t1 - nhiệt độ sơ cấp;
- t2 là nhiệt độ cuối cùng sau khi thay đổi.
m là khối lượng chất đem đi nung (gr).
Q - lượng nhiệt (J / J)
Trên cơ sở Tsr, các phương trình khác có thể được suy ra:
- Q = m * cp * ΔT - nhiệt lượng;
- m = Q / cr * (t2 - t1) - khối lượng của chất đó;
- t1 = t2– (Q / cp * m) - nhiệt độ sơ cấp;
- t2 = t1 + (Q / cp * m) - nhiệt độ cuối cùng.
Định nghĩa và công thức của nhiệt lượng
Nội năng của hệ nhiệt động có thể thay đổi theo hai cách:
- làm việc trên hệ thống,
- thông qua tương tác nhiệt.
Việc truyền nhiệt cho cơ thể không liên quan đến việc thực hiện các công việc vĩ mô trên cơ thể. Trong trường hợp này, sự thay đổi nội năng là do các phân tử riêng lẻ của cơ thể có nhiệt độ cao hơn đang làm việc trên một số phân tử của cơ thể có nhiệt độ thấp hơn. Trong trường hợp này, tương tác nhiệt được thực hiện do dẫn nhiệt. Truyền năng lượng cũng có thể thông qua bức xạ. Hệ thống các quá trình vi mô (không liên quan đến toàn bộ cơ thể, nhưng với các phân tử riêng lẻ) được gọi là truyền nhiệt. Lượng năng lượng được truyền từ vật này sang vật khác do quá trình truyền nhiệt được xác định bằng lượng nhiệt truyền từ vật này sang vật khác.
Định nghĩa
Sự ấm áp
được gọi là năng lượng mà cơ thể nhận (hoặc cho đi) trong quá trình trao đổi nhiệt với các cơ thể xung quanh (môi trường). Nhiệt được biểu thị, thường bằng chữ Q.
Đây là một trong những đại lượng cơ bản trong nhiệt động lực học. Nhiệt được bao gồm trong các biểu thức toán học của nguyên lý thứ nhất và thứ hai của nhiệt động lực học. Nhiệt được cho là năng lượng dưới dạng chuyển động của phân tử.
Nhiệt có thể được truyền đến hệ thống (cơ thể), hoặc nó có thể được lấy đi từ nó. Người ta tin rằng nếu nhiệt được truyền vào hệ thống, thì nó là dương.
Hướng dẫn tính tham số
Tính toán từ
chất này khá đơn giản và để thực hiện việc này, bạn cần làm theo các bước sau:
- Lấy công thức tính: Nhiệt dung = Q / (m * ∆T)
- Viết ra dữ liệu ban đầu.
- Cắm chúng vào công thức.
- Tính toán và nhận kết quả.
Ví dụ, chúng ta hãy tính toán một chất chưa biết nặng 480 gam và có nhiệt độ 15ºC, kết quả của việc nung nóng (35 nghìn J), tăng lên 250º.
Theo hướng dẫn được đưa ra ở trên, chúng tôi thực hiện các tác vụ sau:
Chúng tôi viết ra dữ liệu ban đầu:
- Q = 35 nghìn J;
- m = 480 g;
- ΔT = t2 - t1 = 250–15 = 235 ºC.
Chúng tôi lấy công thức, thay thế các giá trị và giải quyết:
c = Q / (m * ∆T) = 35 nghìn J / (480 g * 235º) = 35 nghìn J / (112800 g * º) = 0,31 J / g * º.
Lượng nhiệt
Nhiệt lượng là năng lượng mà cơ thể mất đi hoặc thu được trong quá trình truyền nhiệt. Điều này cũng rõ ràng từ tên. Khi làm lạnh, cơ thể sẽ mất một lượng nhiệt nhất định, khi làm nóng sẽ hấp thụ. Và câu trả lời cho các câu hỏi của chúng tôi đã cho chúng tôi thấy Nhiệt lượng phụ thuộc vào điều gì? Thứ nhất, khối lượng cơ thể càng lớn thì nhiệt càng phải tiêu tốn nhiều hơn để thay đổi nhiệt độ của nó thêm một độ. Thứ hai, nhiệt lượng cần thiết để đốt nóng một cơ thể phụ thuộc vào chất mà nó bao gồm, nghĩa là, vào loại chất. Và thứ ba, sự chênh lệch nhiệt độ cơ thể trước và sau khi truyền nhiệt cũng rất quan trọng đối với tính toán của chúng ta. Dựa trên những điều trên, chúng ta có thể xác định nhiệt lượng theo công thức:
Q = cm (t_2-t_1),
Trong đó Q là nhiệt lượng, m là khối lượng của vật, (t_2-t_1) là hiệu giữa nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối của vật, c là nhiệt dung riêng của chất, được tìm từ bảng tương ứng .
Sử dụng công thức này, bạn có thể tính toán lượng nhiệt cần thiết để làm nóng bất kỳ cơ thể nào hoặc cơ thể này sẽ giải phóng khi lạnh đi.
Lượng nhiệt được đo bằng jun (1 J), giống như bất kỳ dạng năng lượng nào. Tuy nhiên, giá trị này được đưa ra cách đây không lâu, và người ta bắt đầu đo nhiệt lượng sớm hơn nhiều. Và họ đã sử dụng một đơn vị được sử dụng rộng rãi trong thời đại chúng ta - calo (1 cal). 1 calo là nhiệt lượng cần thiết để đun nóng 1 gam nước thêm 1 độ C. Được hướng dẫn bởi những dữ liệu này, những người thích đếm lượng calo trong thực phẩm ăn vào có thể tính toán xem có thể đun sôi bao nhiêu lít nước với năng lượng họ tiêu thụ với thực phẩm trong ngày.
Thanh toán
Hãy thực hiện phép tính CP
nước và thiếc trong các điều kiện sau:
- m = 500 gam;
- t1 = 24ºC và t2 = 80ºC - đối với nước;
- t1 = 20ºC và t2 = 180ºC - đối với thiếc;
- Q = 28 nghìn J.
Để bắt đầu, chúng tôi xác định ΔT cho nước và thiếc, tương ứng:
- ΔТв = t2 - t1 = 80–24 = 56ºC
- ΔТо = t2 - t1 = 180–20 = 160ºC
Sau đó, chúng tôi tìm thấy nhiệt riêng:
- с = Q / (m * ΔТв) = 28 nghìn J / (500 g * 56ºC) = 28 nghìn J / (28 nghìn g * ºC) = 1 J / g * ºC.
- s = Q / (m * ΔTo) = 28 nghìn J / (500 g * 160ºC) = 28 nghìn J / (80 nghìn g * ºC) = 0,35 J / g * ºC.
Do đó, nhiệt dung riêng của nước là 1 J / g * ºC, và của thiếc là 0,35 J / g * ºC. Do đó, chúng ta có thể kết luận rằng với một giá trị bằng nhau của nhiệt lượng cung cấp là 28 nghìn J, thiếc sẽ nóng lên nhanh hơn nước, vì nhiệt dung của nó nhỏ hơn.
Nhiệt dung không chỉ được sở hữu bởi chất khí, chất lỏng và chất rắn, mà còn do thực phẩm sở hữu.
Công thức tính nhiệt lượng khi nhiệt độ thay đổi
Nhiệt lượng cơ bản sẽ được ký hiệu là. Lưu ý rằng phần tử nhiệt mà hệ thống nhận (từ bỏ) với một sự thay đổi nhỏ về trạng thái của nó không phải là một vi phân hoàn toàn. Lý do cho điều này là nhiệt là một chức năng của quá trình thay đổi trạng thái của hệ thống.
Nhiệt lượng cơ bản truyền vào hệ và nhiệt độ thay đổi từ T sang T + dT, bằng:
trong đó C là nhiệt dung của vật. Nếu vật thể đang xét là đồng nhất, thì công thức (1) cho nhiệt lượng có thể được biểu diễn như sau:
trong đó nhiệt dung riêng của vật, m là khối lượng của vật, là nhiệt lượng mol, là khối lượng mol của một chất và là số mol của chất đó.
Nếu cơ thể là đồng chất, và nhiệt dung được coi là không phụ thuộc vào nhiệt độ, thì lượng nhiệt () mà cơ thể nhận được khi tăng nhiệt độ lên một lượng có thể được tính như sau:
trong đó t2, t1 nhiệt độ cơ thể trước khi đốt nóng và sau khi gia nhiệt.Xin lưu ý rằng nhiệt độ khi tìm ra sự khác biệt () trong các phép tính có thể được thay thế bằng cả độ C và Kelvin.
Cách tính nhiệt dung của thực phẩm
Khi tính toán công suất nguồn phương trình có dạng sau:
c = (4.180 * w) + (1.711 * p) + (1.928 * f) + (1.547 * c) + (0.908 * a), trong đó:
- w là lượng nước trong sản phẩm;
- p là lượng protein trong sản phẩm;
- f là phần trăm chất béo;
- c là phần trăm cacbohydrat;
- a là phần trăm thành phần vô cơ.
Xác định nhiệt dung của pho mát kem chế biến Viola... Để làm điều này, chúng tôi viết ra các giá trị cần thiết từ thành phần của sản phẩm (trọng lượng 140 gram):
- nước - 35 g;
- protein - 12,9 g;
- chất béo - 25,8 g;
- carbohydrate - 6,96 g;
- thành phần vô cơ - 21 g.
Sau đó, chúng tôi tìm thấy với:
- 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.
Điều gì quyết định lượng nhiệt
Nội năng của cơ thể thay đổi khi thực hiện công hoặc truyền nhiệt. Với hiện tượng truyền nhiệt, nội năng được truyền bằng cách dẫn nhiệt, đối lưu hoặc bức xạ.
Mỗi cơ thể, khi được làm nóng hoặc làm lạnh (trong quá trình truyền nhiệt), sẽ nhận hoặc mất một lượng năng lượng. Dựa trên điều này, người ta thường gọi lượng năng lượng này là nhiệt lượng.
Vì thế, nhiệt lượng là năng lượng mà cơ thể cho hoặc nhận trong quá trình truyền nhiệt.
Cần bao nhiêu nhiệt lượng để đun nóng nước? Sử dụng một ví dụ đơn giản, bạn có thể hiểu rằng các lượng nhiệt khác nhau được yêu cầu để làm nóng các lượng nước khác nhau. Giả sử chúng ta lấy hai ống nghiệm đựng 1 lít nước và 2 lít nước. Trường hợp nào thì nhiệt lượng cần nhiều hơn? Trong ống nghiệm thứ hai có 2 lít nước. Ống thứ hai sẽ lâu nóng hơn nếu chúng ta đốt nóng chúng bằng cùng một nguồn lửa.
Như vậy, lượng nhiệt phụ thuộc vào trọng lượng cơ thể. Khối lượng càng lớn thì càng cần nhiều nhiệt để sưởi ấm và do đó, cơ thể cần nhiều thời gian hơn để làm mát.
Nhiệt lượng còn phụ thuộc vào điều gì nữa? Đương nhiên, từ sự chênh lệch nhiệt độ giữa các cơ thể. Nhưng đó không phải là tất cả. Rốt cuộc, nếu chúng ta cố gắng làm nóng nước hoặc sữa, thì chúng ta sẽ cần một khoảng thời gian khác. Đó là, nó chỉ ra rằng lượng nhiệt phụ thuộc vào chất mà cơ thể được cấu tạo.
Kết quả là, lượng nhiệt cần thiết để sưởi ấm hoặc lượng nhiệt tỏa ra khi cơ thể nguội đi phụ thuộc vào khối lượng của nó, vào sự thay đổi nhiệt độ và vào loại chất tạo nên cơ thể.
Lời khuyên hữu ích
Luôn nhớ rằng:
- quá trình đốt nóng kim loại nhanh hơn quá trình của nước, vì nó có CP
Giảm 2,5 lần; - nếu có thể, hãy chuyển kết quả sang thứ tự cao hơn, nếu có điều kiện;
- Để kiểm tra kết quả, bạn có thể sử dụng Internet và tìm chất được tính toán;
- trong các điều kiện thí nghiệm giống nhau, sẽ quan sát thấy sự thay đổi nhiệt độ đáng kể hơn đối với vật liệu có nhiệt dung riêng thấp.
Công thức nhiệt lượng trong quá trình chuyển pha
Sự chuyển từ pha này sang pha khác kèm theo sự hấp thụ hoặc giải phóng một lượng nhiệt nhất định, nhiệt lượng này được gọi là nhiệt của quá trình chuyển pha.
Vì vậy, để chuyển một phần tử của vật chất từ trạng thái rắn sang thể lỏng, nó cần được bảo một nhiệt lượng () bằng:
trong đó nhiệt dung riêng của phản ứng tổng hợp, dm là phần tử khối lượng vật thể. Cần lưu ý rằng cơ thể phải có nhiệt độ bằng nhiệt độ nóng chảy của chất đang xét. Trong quá trình kết tinh, nhiệt lượng tỏa ra bằng (4).
Nhiệt lượng (nhiệt hóa hơi) cần thiết để chuyển chất lỏng thành hơi có thể được tìm thấy là:
trong đó r là nhiệt dung riêng của quá trình hóa hơi. Khi hơi nước ngưng tụ, nhiệt sẽ được giải phóng. Nhiệt hóa hơi bằng nhiệt ngưng tụ của các vật chất có khối lượng bằng nhau.
Cách tính nhiệt lượng làm nóng cơ thể
Ví dụ, cần tính nhiệt lượng cần tiêu thụ để đun 3 kg nước từ nhiệt độ 15 ° C lên nhiệt độ 85 ° C. Ta biết nhiệt dung riêng của nước, tức là lượng năng lượng cần thiết để làm nóng 1kg nước thêm 1 độ. Tức là, để tìm ra nhiệt lượng trong trường hợp của chúng ta, bạn cần nhân nhiệt dung riêng của nước với 3 và với số độ mà bạn cần tăng nhiệt độ của nước. Vì vậy, đây là 4200 * 3 * (85-15) = 882,000.
Trong ngoặc đơn, chúng tôi tính toán số độ chính xác, trừ đi ban đầu
Vì vậy, để làm nóng 3 kg nước từ 15 đến 85 ° C, chúng ta cần 882.000 J nhiệt lượng.
Nhiệt lượng được biểu thị bằng chữ Q, công thức tính nhiệt lượng như sau:
Q = c * m * (t2-t1).
Nhiệt riêng là gì
Mỗi chất trong tự nhiên có những tính chất riêng và việc đốt nóng từng chất riêng biệt đòi hỏi một lượng năng lượng khác nhau, tức là lượng nhiệt.
Nhiệt dung riêng của một chất Là một giá trị bằng nhiệt lượng cần truyền cho vật có khối lượng 1 kg để đốt nóng vật đó đến nhiệt độ 1 0C.
Nhiệt lượng riêng được ký hiệu bằng chữ c và có giá trị đo là J / kg *
Ví dụ, nhiệt dung riêng của nước là 4200 J / kg * 0C. Tức là nhiệt lượng cần truyền cho 1kg nước để làm nóng nó thêm 1 0C.
Cần nhớ rằng nhiệt dung riêng của các chất ở các trạng thái tập hợp là khác nhau. Tức là cần một lượng nhiệt khác để làm nóng nước đá thêm 1 ° C.
