Căldură este o modalitate de a transfera energie între un sistem și împrejurimile sale care de multe ori, dar nu întotdeauna, schimbă temperatura sistemului. Căldura nu este conservată, poate fi creată sau distrusă. În sistemul metric, căldura este măsurată în unități de calorii, care sunt definite ca cantitatea de căldură necesară pentru ridicarea temperaturii unui gram de apă de la 14,5 o C la 15,5 o C.

termochimie

În sistemul SI, unitatea de încălzire este joule.

capacitate termică a unei substanțe este cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura unei cantități definite de substanțe pure cu un grad (Celsius sau Kelvin). Caloria a fost definită astfel încât capacitatea de căldură a apei să fie egală cu una.

căldura specifică a unei substanțe este numărul de calorii necesare pentru creșterea temperaturii un gram cu 1 o C. Deoarece un grad pe scara Celsius este egal cu un Kelvin, încălzirile specifice din sistemul metric pot fi raportate în unități fie de cal/g- o ​​C, fie de cal/g-K. Unitățile de căldură specifice din sistemul SI sunt J/g-K. Deoarece există 4.184 jouli într-o calorie, căldura specifică a apei este de 4.184 J/g-K.

Ușurința cu care o substanță câștigă sau pierde căldură poate fi, de asemenea, descrisă în termeni ai acesteia capacitatea de căldură molară, care este căldura necesară pentru a crește temperatura de se roagă din substanță fie cu 1 o C, fie cu 1 K. În sistemul metric, unitățile capacităților de căldură molară sunt, prin urmare, fie cal/mol- o C, fie cal/mol-K. În sistemul SI unitățile capacităților de căldură molară sunt J/mol-K.

Folosiți următoarea egalitate pentru a calcula căldura specifică a apei în J/g-K și capacitatea de căldură molară a apei în J/mol-K.

Când gheața este încălzită, căldura care intră inițial în sistem este utilizată pentru a topi gheața. Pe măsură ce gheața se topește, temperatura rămâne constantă la 0 o C. Cantitatea de căldură necesară pentru a topi gheața a fost numită istoric căldura latentă de fuziune. Odată ce gheața s-a topit, temperatura apei crește încet de la 0 o C la 100 o C. Dar odată ce apa începe să fiarbă, căldura care intră în probă este utilizată pentru a transforma lichidul într-un gaz și temperatura proba rămâne constantă până când lichidul se evaporă. Cantitatea de căldură necesară pentru a fierbe sau a se vaporiza, lichidul a fost denumită în mod istoric căldură latentă de vaporizare.

În urmă cu mai bine de 200 de ani, Joseph Black făcea distincția între căldura sensibilă și căldura latentă. Căldura care crește temperatura sistemului poate fi sesizată, dar căldura care are ca rezultat o schimbare a stării sistemului de la solid la lichid sau de la lichid la gaz este latentă. La fel ca imaginea latentă a filmului fotografic care nu a fost dezvoltată sau amprentele latente care nu pot fi văzute cu ochiul liber, căldura latentă este căldura care pătrunde în sistem fără a schimba temperatura sistemului.

sistem este porțiunea mică a universului în care suntem interesați, cum ar fi apa dintr-un pahar sau un gaz prins într-un piston și cilindru, așa cum se arată în figurile de mai jos. împrejurimi sunt orice altceva, cu alte cuvinte, restul universului.

Sistemul și împrejurimile sale sunt separate de o limite. Căldura este transferată peste granița dintre un sistem și împrejurimile sale.

Unul dintre principiile fundamentale ale teoriei cinetice este presupunerea că energia cinetică medie a unei colecții de particule de gaz depinde de temperatura gazului și de nimic altceva. Un gaz devine mai cald dacă și numai dacă crește energia cinetică medie a particulelor de gaz. Căldura, atunci când crește temperatura unui sistem, produce o creștere a vitezei cu care se mișcă particulele sistemului, așa cum se arată în figura de mai jos.