• Pentru a lega transferul de căldură de schimbarea temperaturii.

capacității

Căldura este o manifestare familiară a transferului de energie. Când atingem un obiect fierbinte, energia curge de la obiectul fierbinte în degetele noastre și percepem că energia primită ca obiectul este „fierbinte”. În schimb, când ținem un cub de gheață în palme, energia curge din mâna noastră în cubul de gheață și percepem această pierdere de energie ca fiind „rece”. În ambele cazuri, temperatura obiectului este diferită de temperatura mâinii noastre, deci putem concluziona că diferențele de temperatură sunt cauza finală a transferului de căldură.

Căldura specifică a unei substanțe poate fi utilizată pentru a calcula schimbarea de temperatură pe care o va suferi o anumită substanță atunci când este fie încălzită, fie răcită. Ecuația care leagă căldura \ (\ left (q \ right) \) cu căldura specifică \ (\ left (c_p \ right) \), masa \ (\ left (m \ right) \) și schimbarea temperaturii \ (\ stânga (\ Delta T \ dreapta) \) este prezentată mai jos.

\ [q = c_p \ times m \ times \ Delta T \]

Căldura care este fie absorbită fie eliberată se măsoară în jouli. Masa se măsoară în grame. Modificarea temperaturii este dată de \ (\ Delta T = T_f - T_i \), unde \ (T_f \) este temperatura finală și \ (T_i \) este temperatura inițială.

Fiecare substanță are o căldură specifică caracteristică, care este raportată în unități de cal/g • ° C sau cal/g • K, în funcție de unitățile utilizate pentru a exprima Δ T. Căldura specifică a unei substanțe este cantitatea de energie care trebuie să fie transferat la sau de la 1 g din substanța respectivă pentru a-și schimba temperatura cu 1 °. Tabelul \ (\ PageIndex \) listează căldurile specifice pentru diferite materiale.

Tabel \ (\ PageIndex \): Încălziri specifice unor substanțe obișnuite SubstanţăSpecific Heat \ (\ left (\ text ^ \ text \ text \ right) \)
Apă (l) 4.18
Apă (ape) 2.06
Apă (g) 1,87
Amoniac (g) 2.09
Etanol (l) 2,44
Aluminiu 0,897
Carbon, grafit (grafiti) 0,709
Cupru 0,385
Aur (e) 0,129
Fier (e) 0,449
Oportunitati) 0,129
Mercur (l) 0,140
Argint (e) 0,233

Direcția fluxului de căldură nu este prezentată în căldură = mcΔ T. Dacă energia intră într-un obiect, energia totală a obiectului crește, iar valorile căldurii Δ T sunt pozitive. Dacă energia iese dintr-un obiect, energia totală a obiectului scade, iar valorile căldurii și Δ T sunt negative.

O bucată de metal cadmiu \ (15.0 \: \ text \) absoarbe \ (134 \: \ text \) căldură în timp ce se ridică de la \ (24.0 ^ \ text \ text \) la \ (62.7 ^ \ text \ text \) . Calculați căldura specifică a cadmiului.

Soluţie

Pasul 1: enumerați cantitățile cunoscute și planificați problema.

  • Încălzire \ (= q = 134 \: \ text \)
  • Masă \ (= m = 15,0 \: \ text \)
  • \ (\ Delta T = 62,7 ^ \ text \ text - 24,0 ^ \ text \ text = 38,7 ^ \ text \ text \)

Ecuația specifică a căldurii poate fi rearanjată pentru a rezolva căldura specifică.

Pasul 3: Gândește-te la rezultatul tău.

Căldura specifică a cadmiului, un metal, este destul de apropiată de căldurile specifice altor metale. Rezultatul are trei cifre semnificative.

Deoarece sunt cunoscute majoritatea căldurilor specifice (Tabelul \ (\ PageIndex \)), acestea pot fi utilizate pentru a determina temperatura finală atinsă de o substanță atunci când este fie încălzită, fie răcită. Să presupunem că un \ (60,0 \: \ text \) de apă la \ (23,52 ^ \ text \ text \) a fost răcit prin îndepărtarea căldurii \ (813 \: \ text \). Modificarea temperaturii poate fi calculată utilizând ecuația specifică a căldurii.

Deoarece apa a fost răcită, temperatura scade. Temperatura finală este:

\ [T_f = 23.52 ^ \ text \ text - 3.24 ^ \ text \ text = 20.28 ^ \ text \ text \]

Ce cantitate de căldură este transferată atunci când un bloc de fier metalic de 150,0 g este încălzit de la 25,0 ° C la 73,3 ° C? Care este direcția fluxului de căldură?

Soluţie

Putem folosi căldura = mcΔ T pentru a determina cantitatea de căldură, dar mai întâi trebuie să determinăm Δ T. Deoarece temperatura finală a fierului este de 73,3 ° C și temperatura inițială este de 25,0 ° C, Δ T este următoarea:

Masa este dată ca 150,0 g, iar Tabelul 7.3 dă căldura specifică fierului ca 0,108 cal/g • ° C. Înlocuiți valorile cunoscute în căldură = mcΔ T și rezolvați cantitatea de căldură:

Rețineți cum unitățile de gram și ° C se anulează algebric, lăsând doar unitatea de calorii, care este o unitate de căldură. Deoarece temperatura fierului crește, energia (ca căldura) trebuie să curgă în metal.

Ce cantitate de căldură este transferată atunci când un bloc de aluminiu metalic de 295,5 g este răcit de la 128,0 ° C la 22,5 ° C? Care este direcția fluxului de căldură?

Răspuns Căldura părăsește blocul de aluminiu.

O probă de 10,3 g dintr-un metal maro-roșcat a dat 71,7 cal de căldură, deoarece temperatura sa a scăzut de la 97,5 ° C la 22,0 ° C. Care este căldura specifică a metalului? Puteți identifica metalul din datele din tabelul \ (\ PageIndex \)?

Soluţie

Întrebarea ne oferă căldura, temperaturile finale și inițiale și masa probei. Valoarea lui Δ T este următoarea:

Dacă eșantionul dă 71,7 cal, pierde energie (ca căldură), deci valoarea căldurii este scrisă ca număr negativ, −71,7 cal. Înlocuiți valorile cunoscute în căldură = mcΔ T și rezolvați pentru c:

−71,7 cal = (10,3 g) (c) (-75,5 ° C)

Această valoare pentru căldura specifică este foarte apropiată de cea dată pentru cupru în tabelul 7.3.

Un cristal de 10,7 g clorură de sodiu (NaCI) a avut o temperatură inițială de 37,0 ° C. Care este temperatura finală a cristalului dacă i-au fost furnizați 147 cal de căldură?

rezumat

Sunt ilustrate calculele de căldură specifice.

Contribuții și atribuții

Această pagină a fost construită din conținut prin intermediul următorilor colaboratori și editată (local sau extensiv) de către echipa de dezvoltare LibreTexts pentru a satisface stilul, prezentarea și calitatea platformei:

Fundația CK-12 de Sharon Bewick, Richard Parsons, Therese Forsythe, Shonna Robinson și Jean Dupon.