Det varme gav er overførsel af energi mellem to kroppe ved forskellige temperaturer. Den med den højeste temperatur giver varmen op til den, hvis temperatur er lavere. Uanset om et legeme giver op eller absorberer varme, kan dets temperatur eller dets fysiske tilstand variere afhængigt af massen og karakteristikaene for det materiale, hvorfra det er fremstillet..
Et godt eksempel er i en dampende kop kaffe. Metalskeen, hvormed sukkeret omrøres, opvarmes. Hvis den efterlades i koppen længe nok, ender kaffe og en metalske med at udjævne deres temperaturer: Kaffen er kølet af og skeen har givet varme. Noget varme er gået ud i miljøet, da systemet ikke er isoleret.
Da temperaturen blev udlignet, blev termisk ligevægt.
Hvis du udførte den samme test med en plastik teskefuld, ville du helt sikkert bemærke, at den ikke opvarmes så hurtigt som metallet, men til sidst kommer den også i balance med kaffen og alt omkring den..
Dette skyldes, at metal leder bedre varme end plastik. På den anden side giver kaffe helt sikkert varme i en anden hastighed end varm chokolade eller anden drik. Så varmen, der gives eller absorberes af hvert objekt, afhænger af hvilket materiale eller stof det er lavet af..
Artikelindeks
Varme refererer altid til strømmen eller gennemgangen af energi mellem et objekt og et andet på grund af temperaturforskellen.
Derfor taler vi om overført varme eller absorberet varme, da det ved at tilføje eller udvinde varme eller energi på en eller anden måde er muligt at ændre temperaturen på et element.
Mængden af varme, som den hotteste genstand afgiver kaldes normalt Q. Denne værdi er proportional med massen af objektet. Et legeme med en stor masse er i stand til at give mere varme end en anden med en lavere masse..
En anden vigtig faktor til beregning af den frigivne varme er forskellen i temperatur, der opleves af det objekt, der frigiver varmen. Det betegnes som ΔT og det beregnes således:
AT = TF - Teller
Endelig afhænger mængden af overført varme også af genstandens karakter og egenskaber, som er kvantitativt opsummeret i en konstant kaldet specifik varme af materialet, betegnet som c.
Så endelig er udtrykket for den overførte varme følgende:
Spørgsmålgav efter = - m.c.ΔT
At give ind er symboliseret med et negativt tegn.
Specifik varme er den mængde varme, der er nødvendig for at hæve temperaturen på 1 g stof med 1 ºC. Det er en iboende egenskab ved materialet. Dens enheder i det internationale system er: Joule / kg. K (Joule mellem kilogram x temperatur i grader Kelvin).
Varmekapacitet C er et sammenkædet koncept, men lidt anderledes, da objektets masse er involveret. Varmekapacitet defineres som følger:
C = mc
Dens enheder i S.I. de er Joule / K. Så frigivet varme kan også udtrykkes ækvivalent som:
Q = -C. ΔT
For at beregne varmen fra en genstand er det nødvendigt at kende følgende:
- Den specifikke varme af det stof, der afgiver varmen.
- Massen af det nævnte stof
- Den endelige temperatur, der skal opnås
Specifikke varmeværdier for mange materialer er bestemt eksperimentelt og findes i tabeller.
Hvis denne værdi ikke er kendt, er det nu muligt at få den ved hjælp af et termometer og vand i en termisk isoleret beholder: kalorimeteret. Et diagram over denne enhed er vist i figuren, der ledsager øvelse 1.
En prøve af stoffet ved en bestemt temperatur nedsænkes i en tidligere målt mængde vand. Den endelige temperatur måles, og materialets specifikke varme bestemmes med de opnåede værdier..
Ved at sammenligne resultatet med de tabellerede værdier kan man vide, hvilket stof det er. Denne procedure kaldes kalorimetri.
Varmebalancen udføres ved at spare energi:
Spørgsmål gav efter + Spørgsmål absorberet = 0
Et stykke kobber på 0,35 kg introduceres ved en temperatur på 150 ° C i 500 ml vand ved en temperatur på 25 ° C. Find:
a) Den endelige ligevægtstemperatur
b) Hvor meget varme der strømmer i denne proces?
ckobber = 385 J / kg. ºC
cvand = 4180 J / kg. ºC
Vandtæthed: 1000 kg / m3
a) Kobber giver op varme, mens vand absorberer det. Da systemet betragtes som lukket, er det kun vandet og prøven, der griber ind i varmebalancen:
Spørgsmål gav efter = Q absorberet
På den anden side er det nødvendigt at beregne massen på 500 ml vand:
500 ml = 0,5 L = 0,0005 m3
Med disse data beregnes vandets masse:
masse = tæthed x volumen = 1000 kg / m3 . 0,0005 m3 = 0,5 kg
Ligningen for varmen i hvert stof hæves:
Spørgsmålgav efter = -mkobber . ckobber. ΔT = -0,35 kg. 385 J / kg. ° C . (TF -150 ºC) = -134,75 (TF - 150) J
Spørgsmålabsorberet = mVand . cVand. ΔT = 0,5 kg. 4186 J / kg. ºC. (TF -25 ºC) = 2093 (TF -25) J
Ved at sidestille resultaterne har vi:
2093 (TF - 25) = -134,75 (TF - 150)
Det er en lineær ligning med en ukendt, hvis løsning er:
TF = 32,56 ºC
b) Den mængde varme, der strømmer, er den overførte varme eller den absorberede varme:
Spørgsmål gav efter = - 134,75 (32,56 - 150) J = 15823 J
Spørgsmål absorberet = 2093 (32,56 - 25) J = 15823 J
Et stykke kobber på 100 g opvarmes i en ovn ved en temperatur Teller og derefter indføres det i et 150 g kobberkalorimeter indeholdende 200 g vand ved 16 º C. Den endelige temperatur én gang i ligevægt er 38 º C. Når kalorimeteret og dets indhold vejes, viser det sig, at de har fordampet 1,2 g vand. den indledende temperatur Teller?
Data: den latente fordampningsvarme af vand er Lv = 2257 kJ / kg
Denne øvelse adskiller sig fra den foregående, da det skal overvejes, at kalorimeteret også absorberer varme. Varmen frigivet af kobberstykket investeres i alt det følgende:
- Varm vandet op i kalorimeteret (200 g)
- Opvarm kobberet, som kalorimeteret er fremstillet af (150 g)
- Fordamp 1,2 gram vand (energi er også nødvendigt til en faseændring).
Spørgsmålgav efter = -100 x 1 x 10 -3 kg. 385 J / kg. ºC. (38 - Teller ) ºC = -38,5. (38 - Teller) J
Spørgsmål absorberet af kalorimeter = Q absorberes af vand + Spørgsmål fordampning + Spørgsmål absorberes af kobber
0,2 kg .4186 J / kg ºC (38 - 16 ºC) + 1,2 x 10-3 kg. 2257000 J / kg +0,150 kg .385 J / kg .ºC (38 - 16 ºC) =
18418,4 +2708,4 + 1270,5 J = 22397,3 J
Derfor:
-38,5. (38 - Teller) = 22397,3
Teller = 619,7 ºC
Den varme, der var nødvendig for at bringe de 1,2 g vand op til 100 ° C, kunne også have været overvejet, men det er en ganske lille mængde i sammenligning..
Endnu ingen kommentarer