Vom încălzi un recipient care conține 72,0 grame de gheață (încă nu are apă lichidă!). Pentru a simplifica ilustrația, vă rugăm să considerați că 100% din căldura aplicată merge în apă. Nu există pierderi de căldură în încălzirea recipientului și nu se pierde căldură în aer.

cantitate constantă

Să presupunem că gheața începe la -10,0 ° C și că presiunea este întotdeauna o atmosferă. Vom încheia exemplul cu abur la 120,0 ° C.

Există cinci pași majori de discutat la rândul lor înainte ca această problemă să fie complet rezolvată. Aici sunt ei:

Fiecare dintre acești pași va avea un calcul asociat. AVERTISMENT: se pot scrie multe teme și întrebări de test care folosesc mai puțin de cei cinci pași. De exemplu, să presupunem că apa din problema de mai sus a început la 10,0 ° C. Apoi, doar pașii 3, 4 și 5 ar fi necesari pentru soluție.

În dreapta este tipul de grafic care este de obicei folosit pentru a arăta acest proces în timp.

ChemTeam speră să vă dați seama că cele cinci secțiuni numerotate din grafic se referă la cele cinci părți numerotate ale listei chiar deasupra graficului.

De asemenea, rețineți că numerele 2 și 4 sunt modificări de fază: solid în lichid în # 2 și lichid în gaz în # 4.

Iată câteva simboluri care vor fi folosite, MULȚI!

Apropo, p înseamnă că căldura specifică este măsurată la presiune constantă; există o căldură specifică legată de care nu vom discuta (încă) care este măsurată la volum constant. Nu prea surprinzător (sper), are simbolul Cv.

Primul pas: gheața solidă crește în temperatură

Pe măsură ce aplicăm căldură, gheața va crește până va ajunge la punctul normal de topire de zero Celsius.

Odată ce ajunge la zero, ecuația este egală cu 10,0 ° C.

Iată un punct important: GHEȚA NU S-A FONDAT ÎNCĂ.

La sfârșitul acestui pas, avem gheață SOLIDĂ la zero grade. Nu s-a topit încă. Acesta este un punct important.

Fiecare gram de apă necesită o cantitate constantă de energie pentru a crește fiecare grad Celsius. Această cantitate de energie se numește căldură specifică și are simbolul Cp.

Pasul doi: gheața solidă se topește

Acum, continuăm să adăugăm energie și gheața începe să se topească.

Cu toate acestea, temperatura nu se schimbă. Rămâne la zero în timpul în care gheața se topește.

Fiecare mol de apă va necesita o cantitate constantă de energie pentru a se topi. Această cantitate se numește căldura molară de fuziune și simbolul său este ΔHfus. Căldura molară de fuziune este energia necesară pentru a topi un mol dintr-o substanță la punctul său normal de topire. Un mol de apă solidă, un mol de benzen solid, un mol de plumb solid. Nu contează. Fiecare substanță are propria sa valoare.

În acest timp, energia este utilizată pentru a depăși atracția moleculelor de apă una pentru cealaltă, distrugând structura tridimensională a gheții.

Unitatea pentru aceasta este kJ/mol. Uneori vedeți referințe mai vechi care folosesc kcal/mol. Conversia dintre calorii și Jouli este de 4.184 J = 1.000 cal.

Uneori vedeți și acest număr exprimat „pe gram”, mai degrabă decât „pe mol”. De exemplu, căldura de fuziune molară a apei este de 6,02 kJ/mol. Exprimat pe gram, este de 334,16 J/g.

Observați cum am trecut la Jouli în loc de kilojoule. Acest lucru a fost făcut pentru a menține numărul în limitele de sute. Scrierea valorii folosind kJ ar necesita să scriu 0.33416. Este mai de înțeles să scrieți 334.16.

De obicei, termenul "căldură de fuziune" este utilizat cu valoarea "pe gram".

Pasul trei: apa lichidă crește în temperatură

Odată ce gheața este complet topită, temperatura poate începe să crească din nou.

Continuă să crească până când atinge punctul normal de fierbere de 100,0 ° C.

Deoarece temperatura a trecut de la zero la 100, istul este de 100.

Iată un punct important: LICHIDUL NU A FIERT ÎNCĂ.

La sfârșitul acestui pas avem apă lichidă la 100 de grade. Nu s-a transformat încă în abur.

Fiecare gram de apă necesită o cantitate constantă de energie pentru a crește fiecare grad Celsius. Această cantitate de energie se numește căldură specifică și are simbolul Cp. Va fi necesară o valoare diferită, în funcție de substanța aflată în faza solidă, lichidă sau gazoasă.

Pasul patru: apa lichidă fierbe

Acum, continuăm să adăugăm energie și apa începe să fiarbă.

Cu toate acestea, temperatura nu se schimbă. Rămâne la 100 în timpul în care apa fierbe.

Fiecare mol de apă va necesita o cantitate constantă de energie pentru a fierbe. Această cantitate se numește căldura molară de vaporizare și simbolul său este ΔHvap. Căldura molară de vaporizare este energia necesară fierberii unui mol dintr-o substanță la punctul de fierbere normal. Un mol de apă lichidă, un mol de benzen lichid, un mol de plumb lichid. Nu contează. Fiecare substanță are propria sa valoare.

În acest timp, energia este utilizată pentru a depăși atracția moleculelor de apă una pentru cealaltă, permițându-le să se deplaseze de la aproape (lichid) la destul de departe (starea gazului).

Unitatea pentru aceasta este kJ/mol. Uneori vedeți referințe mai vechi care folosesc kcal/mol. Conversia dintre calorii și Jouli este de 4.184 J = 1.000 cal.

Uneori vedeți și acest număr exprimat „pe gram”, mai degrabă decât „pe mol”. De exemplu, căldura molară de vaporizare a apei este de 40,7 kJ/mol. Exprimat pe gram, este de 2259 J/g sau 2,259 kJ/g. Apropo, această valoare poate varia, în funcție de valoarea căldurii molare utilizate și de masa molară a apei utilizate. De exemplu:

Ai fost avertizat!

De obicei, termenul „căldură de vaporizare” este utilizat cu valoarea „pe gram”.

Pasul cinci: aburul crește în temperatură

Odată ce apa este complet transformată în abur, temperatura poate începe să crească din nou.

Continuă să crească până când nu mai adăugăm energie. În acest caz, lăsați temperatura să crească la 120 ° C.

Deoarece temperatura a trecut de la 100 la 120, Δt este 20.

Fiecare gram de apă necesită o cantitate constantă de energie pentru a crește fiecare grad Celsius. Această cantitate de energie se numește căldură specifică și are simbolul Cp. Va fi necesară o valoare diferită, în funcție de substanța aflată în faza solidă, lichidă sau gazoasă.