De varme ga er overføring av energi mellom to legemer ved forskjellige temperaturer. Den med høyest temperatur gir opp varmen til den som har lavere temperatur. Enten et legeme gir opp eller absorberer varme, kan temperaturen eller dets fysiske tilstand variere avhengig av massen og egenskapene til materialet det er laget av..
Et godt eksempel er i en dampende kopp kaffe. Metallskjeen som sukkeret omrøres med, varmes opp. Hvis den blir liggende lenge i koppen, vil kaffe og en metallskje ende opp med å utjevne temperaturene: kaffen har avkjølt og skjeen vil ha gitt varme. Noe varme vil ha gått inn i miljøet, siden systemet ikke er isolert.
Når temperaturene utjevnes, ble termisk likevekt.
Hvis du gjorde den samme testen med en teskje av plast, vil du helt sikkert merke at den ikke varmes opp så raskt som den metall, men den vil etter hvert også komme i balanse med kaffen og alt rundt den..
Dette er fordi metall leder varme bedre enn plast. På den annen side gir kaffe helt sikkert varme i en annen hastighet enn varm sjokolade eller annen drikke. Så varmen som gis eller absorberes av hvert objekt avhenger av hvilket materiale eller stoff det er laget av..
Artikkelindeks
Varme refererer alltid til strømmen eller gjennomgangen av energi mellom ett objekt og et annet, på grunn av temperaturforskjellen.
Det er derfor vi snakker om overført varme eller absorbert varme, siden det ved å tilsette eller utvinne varme eller energi på en eller annen måte er mulig å endre temperaturen til et element.
Mengden varme som den heteste gjenstanden avgir, kalles vanligvis Q. Denne verdien er proporsjonal med massen til objektet. En kropp med stor masse er i stand til å gi mer varme enn en annen med lavere masse..
En annen viktig faktor i beregningen av varmen som frigjøres, er forskjellen i temperatur som gjenstanden som frigjør varmen. Det er betegnet som ΔT og det beregnes slik:
AT = TF - Teller
Til slutt avhenger mengden overført varme også av gjenstandens karakter og egenskaper, som er kvantitativt oppsummert i en konstant kalt spesifikk varme av materialet, betegnet som c.
Så til slutt er uttrykket for den overførte varmen følgende:
Spørsmålga etter = - m.c.ΔT
Å gi seg er symbolisert med et negativt tegn.
Spesifikk varme er mengden varme som er nødvendig for å øke temperaturen på 1 g stoff med 1 ºC. Det er en iboende egenskap til materialet. Enhetene i det internasjonale systemet er: Joule / kg. K (Joule mellom kilo x temperatur i grader Kelvin).
Varmekapasitet C er et koblet konsept, men litt annerledes, siden massen av objektet er involvert. Varmekapasitet er definert som følger:
C = mc
Enhetene i S.I. de er Joule / K. Så frigitt varme kan også uttrykkes ekvivalent som:
Q = -C. ΔT
For å beregne varmen som blir gitt av et objekt, er det nødvendig å vite følgende:
- Den spesifikke varmen til stoffet som gir opp varmen.
- Massen av stoffet
- Den endelige temperaturen som skal oppnås
Spesifikke varmeverdier for mange materialer er bestemt eksperimentelt og er tilgjengelige i tabeller.
Nå, hvis denne verdien ikke er kjent, er det mulig å få den ved hjelp av et termometer og vann i en termisk isolert beholder: kalorimeteret. Et diagram over denne enheten er vist i figuren som følger med øvelse 1.
En prøve av stoffet ved en bestemt temperatur senkes ned i en tidligere målt vannmengde. Den endelige temperaturen måles og den spesifikke varmen til materialet bestemmes med oppnådde verdier..
Ved å sammenligne resultatet med de tabellverdiene kan man vite hvilket stoff det er. Denne prosedyren kalles kalorimetri.
Varmebalansen utføres ved å spare energi:
Spørsmål ga etter + Spørsmål absorbert = 0
Et kobberstykke på 0,35 kg innføres ved en temperatur på 150 ° C i 500 ml vann ved en temperatur på 25 ° C. Finn:
a) Den endelige likevektstemperaturen
b) Hvor mye varme strømmer i denne prosessen?
ckobber = 385 J / kg. ºC
cvann = 4180 J / kg. ºC
Vanntetthet: 1000 kg / m3
a) Kobber gir opp varmen mens vann absorberer den. Siden systemet anses som lukket, er det bare vannet og prøven som griper inn i varmebalansen:
Spørsmål ga etter = Q absorbert
På den annen side er det nødvendig å beregne massen på 500 ml vann:
500 ml = 0,5 L = 0,0005 m3
Med disse dataene beregnes vannmassen:
masse = tetthet x volum = 1000 kg / m3 . 0,0005 m3 = 0,5 kg
Ligningen for varmen i hvert stoff heves:
Spørsmålga etter = -mkobber . ckobber. ΔT = -0,35 kg. 385 J / kg. ° C . (TF -150 ºC) = -134,75 (TF - 150) J
Spørsmålabsorbert = mVann . cVann. ΔT = 0,5 kg. 4186 J / kg. ºC. (TF -25 ºC) = 2093 (TF -25) J
Tilsvarende resultatene har vi:
2093 (TF - 25) = -134,75 (TF - 150)
Det er en lineær ligning med en ukjent, hvis løsning er:
TF = 32,56 ºC
b) Mengden varme som strømmer er den overførte varmen eller den absorberte varmen:
Spørsmål ga etter = - 134,75 (32,56 - 150) J = 15823 J
Spørsmål absorbert = 2093 (32,56 - 25) J = 15823 J
Et kobberbit på 100 g varmes opp i en ovn ved temperaturen Teller og deretter blir den introdusert i et 150 g kobberkalorimeter som inneholder 200 g vann ved 16 º C. Den endelige temperaturen en gang i likevekt er 38 º C. Når kalorimeteret og dets innhold veies, blir det funnet at de har fordampet 1,2 g vann Hva var starttemperaturen Teller?
Data: den latente fordampningsvarmen til vann er Lv = 2257 kJ / kg
Denne øvelsen skiller seg fra den forrige, siden det må vurderes at kalorimeteret også absorberer varme. Varmen som frigjøres av kobberstykket investeres i alt av følgende:
- Varm opp vannet i kalorimeteret (200 g)
- Varm opp kobberet som kalorimeteret er laget av (150 g)
- Fordamp 1,2 gram vann (energi er også nødvendig for en faseendring).
Spørsmålga etter = -100 x 1 x 10 -3 kg. 385 J / kg. ºC. (38 - Teller ) ºC = -38.5. (38 - Teller) J
Spørsmål absorbert av kalorimeter = Q absorberes av vann + Spørsmål fordampning + Spørsmål absorberes av 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
Varmen som trengs for å bringe 1,2 g vann opp til 100 ° C kunne også vært vurdert, men det er ganske liten mengde i sammenligning..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.