Πώς να υπολογίσετε την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται

Μερικές χημικές αντιδράσεις απελευθερώνουν ενέργεια με θερμότητα. Με άλλα λόγια, μεταφέρουν θερμότητα στο περιβάλλον τους. Αυτά είναι γνωστά ως εξώθερμα αντιδράσεις:Το "Exo" σχετίζεται με το εξωτερικό ή το εξωτερικό και το "θερμικό" σημαίνει θερμότητα.

Μερικά παραδείγματα εξώθερμων αντιδράσεων περιλαμβάνουν την καύση (κάψιμο), τις αντιδράσεις οξείδωσης (σκουριάς) και τις αντιδράσεις εξουδετέρωσης μεταξύ οξέων και αλκαλίων. Πολλά καθημερινά είδη, όπως θερμαντήρες χεριών και αυτοθερμαινόμενα κουτιά για καφέ και άλλα ζεστά ροφήματα, υφίστανται εξώθερμες αντιδράσεις.

TL;DR (Πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα; Δεν έχω διαβάσει)

Για να υπολογίσετε την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται σε μια χημική αντίδραση, χρησιμοποιήστε την εξίσωση Q =mc ΔT , όπου Q είναι η θερμική ενέργεια που μεταφέρεται (σε ​​joule), m είναι η μάζα του υγρού που θερμαίνεται (σε ​​κιλά), c είναι η ειδική θερμοχωρητικότητα του υγρού (joule ανά κιλό βαθμοί Κελσίου), και ΔT είναι η μεταβολή της θερμοκρασίας του υγρού (βαθμοί Κελσίου).

Διαφορά μεταξύ θερμότητας και θερμοκρασίας

Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι η θερμοκρασία και η θερμότητα δεν είναι το ίδιο πράγμα. Θερμοκρασία είναι ένα μέτρο του πόσο καυτό είναι κάτι, μετρημένο σε βαθμούς Κελσίου ή βαθμούς Φαρενάιτ, ενώ η ζέστη είναι ένα μέτρο της θερμικής ενέργειας που περιέχεται σε ένα αντικείμενο μετρημένο σε joule.

Όταν η θερμική ενέργεια μεταφέρεται σε ένα αντικείμενο, η αύξηση της θερμοκρασίας του εξαρτάται από:

• η μάζα του αντικειμένου
• η ουσία από την οποία είναι φτιαγμένο το αντικείμενο
• η ποσότητα ενέργειας που εφαρμόζεται στο αντικείμενο

Όσο περισσότερη θερμική ενέργεια μεταφέρεται σε ένα αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερη αυξάνεται η θερμοκρασία του.

Ειδική θερμική χωρητικότητα

Η ειδική θερμοχωρητικότητα (c ) μιας ουσίας είναι η ποσότητα ενέργειας που χρειάζεται για να αλλάξει η θερμοκρασία 1 kg της ουσίας κατά 1 μονάδα θερμοκρασίας. Διαφορετικές ουσίες έχουν διαφορετική ειδική θερμική ικανότητα, για παράδειγμα, το νερό έχει ειδική θερμοχωρητικότητα 4.181 joules/kg βαθμούς C, το οξυγόνο έχει ειδική θερμοχωρητικότητα 918 joules/kg βαθμούς C και ο μόλυβδος έχει ειδική θερμική ικανότητα 128 joules/ kg βαθμοί C.

Υπολογιστής θερμικής ενέργειας

Για να υπολογίσετε την ενέργεια που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας μιας γνωστής μάζας μιας ουσίας, χρησιμοποιείτε τον τύπο ειδικής θερμότητας:

Q =m × c × ΔT

Ε είναι η ενέργεια που μεταφέρεται σε τζάουλ, m είναι η μάζα των ουσιών σε kg, c είναι η ειδική θερμοχωρητικότητα σε J/kg βαθμούς C, και ΔT είναι η αλλαγή θερμοκρασίας σε βαθμούς C στον τύπο ειδικής θερμότητας.

Αριθμομηχανή Heat Released

Φανταστείτε 100 g ενός οξέος αναμείχθηκαν με 100 g ενός αλκαλίου, το οποίο είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας από 24 βαθμούς C σε 32 βαθμούς C.

Η εξίσωση για μια αντίδραση εξουδετέρωσης μεταξύ ενός οξέος και ενός αλκαλίου μπορεί να αναχθεί σε:

H + OH --> H2O

Ο τύπος που πρέπει να χρησιμοποιήσετε:Q =mc ∆T

Μάζα =m =100 g + 100 g / 1000 g ανά kg =0,2 g (ένας σημαντικός αριθμός)

Ειδική θερμοχωρητικότητα νερού =c =4.186 J/kg βαθμοί C
Μεταβολή θερμοκρασίας =ΔT =24 βαθμοί C - 32 βαθμοί C =-8 βαθμοί C

Ε =(0,2 kg) (4.186 J/kg βαθμοί C) (-8 βαθμοί C )
Q =-6.688 J, που σημαίνει ότι απελευθερώνονται 6.688 joule θερμότητας.