Τι είναι η Ειδική Θερμότητα;

Βασικές έννοιες

Σε αυτό το σεμινάριο, θα μυηθείτε στο θέμα της ειδικής θερμότητας . Επιπλέον, θα μάθετε τον τύπο που ταιριάζει με αυτήν την έννοια και θα δείτε ένα παράδειγμα για να επεξεργαστείτε τα μαθηματικά. Επίσης, θα μάθετε μια λίστα με ειδική θερμοχωρητικότητα πολλαπλών ουσιών .

Θέματα που καλύπτονται σε άλλα άρθρα

• Οι χημικές αντιδράσεις γίνονται εύκολα
• Κατάσταση ύλης
• Φυσικές και χημικές ιδιότητες
• Ιδιότητες στερεών, υγρών και αερίων
• Θερμότητα σύντηξης

Ειδικός ορισμός θερμότητας

Πόσο εύκολο είναι να θερμάνεις μια ουσία; Απαιτούν όλες οι ουσίες την ίδια ποσότητα θερμότητας για να αυξήσουν τη θερμοκρασία τους;

Μια παρατήρηση που έκανε ο επιστήμονας Τζόζεφ Μπλακ δήλωσε ότι για να θερμανθούν ίσες μάζες διαφορετικών ουσιών μέσα στο ίδιο διάστημα θερμοκρασίας, απαιτούνται διακριτές ποσότητες ενέργειας. Παρεμπιπτόντως, ο Τζόζεφ Μπλακ είναι περισσότερο γνωστός για τα πειράματά του με το διοξείδιο του άνθρακα, αποκαλώντας το αέριο «σταθερό αέρα».

Αυτή η χημική ιδιότητα, γνωστή ωςειδική θερμότητα , ορίζεται ως η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία 1 γραμμαρίου μιας ουσίας κατά 1 βαθμό Κελσίου. Η ειδική θερμότητα μετριέται συνήθως σε Joules ανά γραμμάριο ανά βαθμό Κελσίου (J/g C) - αλλά μπορεί επίσης να έχει τη μονάδα «θερμίδα».

Κάθε ουσία έχει τη δική της ειδική θερμοχωρητικότητα , που είναι μια αριθμητική τιμή που περιγράφει αυτή τη χημική ιδιότητα! Για παράδειγμα, η ειδική θερμότητα του χαλκού είναι 0,385, η οποία είναι αρκετά χαμηλή. Σημαίνει ότι ένα κομμάτι χαλκού θερμαίνεται αρκετά εύκολα.

Τύπος ειδικής θερμότητας

Μπορείτε να μάθετε περαιτέρω τη σχέση μεταξύ θερμότητας και αλλαγής θερμοκρασίας μέσω της ακόλουθης εξίσωσης:

Q=mcΔT

Q=προστιθέμενη θερμότητα (Joules)
m=μάζα (γραμμάρια)
c=ειδική θερμότητα (J/g C)
ΔT=αλλαγή θερμοκρασίας (T_τελικό – T _αρχικό )

*Αν και αυτή η έννοια έχει να κάνει με τη θερμοκρασία σε Κελσίου, είναι εντάξει αν η τιμή ΔT βρίσκεται σε διαφορετική μονάδα θερμοκρασίας. Αυτό συμβαίνει επειδή η διαφορά μεταξύ των δύο θερμοκρασιών θα είναι η ίδια ανεξάρτητα από τη μονάδα!

Αυτή η σχέση ισχύει μόνο όταν δεν υπάρχει αλλαγή φάσης, που σημαίνει ότι η ουσία παραμένει στην ίδια κατάσταση της ύλης από την αρχή μέχρι το τέλος. Τα κέρδη ή οι απώλειες θερμότητας που οδηγούν σε αλλαγή φάσης, όπως τήξη ή κατάψυξη, έχουν άλλες εξισώσεις. κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα!

Παράδειγμα εξίσωσης ειδικής θερμότητας

Ε:Ποια είναι η ενέργεια, σε Joules, που απαιτείται για τη θέρμανση ενός σωλήνα μολύβδου βάρους 100 g από 25 C σε 37 C; Η ειδική θερμοχωρητικότητα του μολύβδου είναι 0,128 J/g C.

Α:Χρησιμοποιήστε την εξίσωση και συνδέστε τους αριθμούς που δίνονται για να βρείτε την απάντηση.

Q=mcΔT
Q=(100 g)(0,128 J/g C) (37C -25C)=(100)(.128)(12)
Q=153,6 Joules

Ειδικές Ικανότητες θερμότητας – Παραδείγματα

Οι μονάδες είναι τζάουλ ανά γραμμάριο ανά βαθμό Κελσίου.

• Νερό =4,186 J/g C (ή 1 θερμίδα)
• Ξηρός αέρας =1,01 J/g C
• Πάγος =2,05 J/g C
• Αλουμίνιο =0,900 J/g C
• Οινόπνευμα =0,508 J/g C
• Χαλκός =0,385 J/g C
• Μόλυβδος =0,128 J/g C

Μπορεί η ειδική θερμότητα να είναι αρνητική; Όχι από όσο γνωρίζουμε σε αυτόν τον πλανήτη, αλλά πιθανώς σε μερικά αστέρια ή σύννεφα αερίων.

Θερμοχωρητικότητα νερού

Η χωρητικότητα S.H του νερού σχετίζεται με τη μονάδα που ονομάζεται θερμίδα. Στην πραγματικότητα, μια θερμίδα ορίζεται ως η ποσότητα θερμότητας που χρειάζεται για να αυξηθεί 1 γραμμάριο υγρού νερού κατά ένα βαθμό Κελσίου. Η θερμίδα χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Nicolas Clement στις αρχές του 19ου αιώνα. Προέρχεται από τη λατινική λέξη "calor" που σημαίνει θερμότητα.

Γιατί το νερό έχει υψηλή ειδική θερμότητα;

Είναι λόγω των δεσμών υδρογόνου. Είναι γεγονός ότι είναι το υψηλότερο S.H. όλων των υγρών. Επειδή το νερό είναι ένα πολικό μόριο, με μεγάλη διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ υδρογόνου και οξυγόνου, σχηματίζονται δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των θετικών ατόμων υδρογόνου σε ένα μόριο και των αρνητικών ατόμων οξυγόνου σε κοντινά μόρια. Χρειάζεται πολλή ενέργεια για να χαλαρώσει και να σπάσει οι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού. Αυτός είναι ο λόγος που οι ωκεανοί κρυώνουν πιο αργά από την ξηρά.

Περαιτέρω ανάγνωση

• Υπολογισμός ποσοστού απόδοσης
• Επιφανειακή τάση και πίεση ατμών
• Υπολογισμός ποσοστού κατά βάρος
• Εξίσωση Clausius Clapeyron