Ceped -lämpökaavat, kuinka se lasketaan ja ratkaistu harjoitukset

Hän Lämmönlämpö Se on energian siirto kahden ruumiin välillä eri lämpötiloissa. Korkeampi lämpötila antaa lämpöä sille, jonka lämpötila on alhaisempi. Saako runko tai absorboi lämpöä, sen lämpötila tai fyysinen tila voi vaihdella massasta ja sen materiaalin ominaisuuksista riippuen.

Hyvä esimerkki on kupillisessa höyryttäviä kahvia. Lusikka metallia, jonka kanssa sokeria sekoitetaan. Jos se on jätetty kupin sisälle tarpeeksi aikaa, kahvi ja metalli teelusikallinen päättyy. Jotkut lämpöä on siirretty ympäristöön, koska järjestelmä ei ole eristetty.

Kahvi ja teelusikallinen tulee lämpötasapainossa jonkin aikaa. Lähde: Pixabay.

Kun lämpötilat sovitetaan, lämpötasapaino.

Jos sama testi tehtiin muovisella teelusikalla, se varmasti huomaa, että se ei lämmitä niin nopeasti kuin metalli, mutta lopulta siitä tulee myös tasapainossa kahvin kanssa ja kaiken, mikä sitä ympäröi.

Tämä johtuu siitä, että metalli johtaa lämpöä paremmin kuin muovi. Toisaalta kahvi antaa varmasti lämpöä eri nopeudella kuin kuuma suklaa tai muu juoma. Sitten kunkin esineen määrittämä tai absorboinut lämpö riippuu siitä, mikä materiaali tai aine tehdään.

[TOC]

Mikä on ja kaavat

Lämpö viittaa aina energian virtaukseen tai kuljettamiseen yhden ja toisen välillä, lämpötilaeron vuoksi.

Siksi on puhetta määritetystä tai absorboivasta lämmöstä, koska lisäämällä tai uuttamalla lämpöä tai energiaa jollain tavalla on mahdollista muokata elementin lämpötilaa.

Sitä kutsutaan yleensä lämmön määrästä, jonka kuumin esine tuottaa. Tämä arvo on verrannollinen mainitun esineen massaan. Runko, jolla on suuri massa.

Voi palvella sinua: Millikan -kokeilu: Menettely, selitys, merkitys

Lämpötilaero Δt

Toinen tärkeä tekijä määritetyn lämmön laskennassa on lämpötilaero, jonka lämpökokemuksen tuottama esine. Se on merkitty δT Ja se on laskettu näin:

Δt = t_F - T_jompikumpi

Lopuksi määritetyn lämmön määrä riippuu myös esineen luonteesta ja ominaisuuksista, jotka on tiivistetty kvantitatiivisesti vakiona, jota kutsutaan Erityinen lämpölämpö, merkitty c.

Joten lopulta osoitetun lämmön lauseke on seuraava:

Q -_Kiinnitys = - m.c.ΔT

Saanto symboloidaan negatiivisella merkillä.

Aineen erityinen lämpö- ja lämpökapasiteetti

Erityinen lämpö on tarpeen lämpötilan määrää 1 g aineen lämpötilan nostamiseksi 1 ° C: lla. Se on materiaalin luontainen ominaisuus. Sen yksiköt kansainvälisessä järjestelmässä ovat: Joule/kg . K (Joule kilogramman x välinen lämpötila Kelvinin asteina).

Lämpökapasiteetti C on kytketty, mutta hieman erilainen käsite, koska esineen massa puuttuu. Lämpökapasiteetti määritellään seuraavasti:

C = MC

Sen yksiköt S: ssä.Yllyttää. He ovat joulia/k. Niin, että luovutettu lämpö voidaan myös ilmaista vastaavasti:

Q = -C. ΔT

Kuinka laskea se?

Objektin määrittämän lämmön laskemiseksi on tiedettävä seuraava:

- Aineen ominaislämpö, ​​joka antaa lämmön.

- Mainitun aineen massa

- Lopullinen lämpötila saavutettavaksi

Monien materiaalien erityiset lämpöarvot on määritetty kokeellisesti ja niitä on saatavana taulukoissa.

Kalorimetria

Nyt, jos tätä arvoa ei tiedetä, se on mahdollista saada lämpömittarin ja veden avulla lämpöeristetyssä astiassa: Kalorimetri. Tämän laitteen kaavio on esitetty kuvassa, joka liittyy harjoitukseen 1.

Aineesta näyte on upotettu tietylle lämpötilaan aikaisemmin mitattuun veden määrään. Lopullinen lämpötila mitataan ja saatujen arvojen avulla määritetään materiaalin spesifinen lämpö.

Voi palvella sinua: Satunnainen virhe: kaava ja yhtälöt, laskenta, esimerkit, harjoitukset

Vertaamalla tulosta taulukkojen arvoihin, voidaan tietää, mikä aine se on. Tätä menettelyä kutsutaan kalorimetria.

Lämpötasapaino suoritetaan energian säilyttämisellä:

Q - _Kiinnitys + Q - _{imeytynyt = 0}

Ratkaisut

Harjoitus 1

0 -kappale 0.35 kg lämpötilassa 150 ºC 500 ml vettä lämpötilassa 25 º C. Löytö:

a) lopullinen tasapainolämpötila

b) kuinka paljon lämpöä virtaa tässä prosessissa?

Tiedot

c_kupari = 385 j/kg . ºC

c_{vesi =} 4180 J/kg . ºC

Vesitiheys: 1000 kg/m³

Peruskalorimetrijärjestelmä: Eristetty vesi ja lämpömittari lämpötilan muutosten mittaamiseksi. Lfiente: Dr. Tilahun Tesfaye [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0)]

Ratkaisu

a) Kupari antaa lämpöä, kun vesi imee sen. Koska järjestelmää pidetään kiinni, vain vesi ja näyte puuttuvat lämpötasapainoon:

Q - _Kiinnitys = Q _imeytynyt

Toisaalta on tarpeen laskea 500 ml: n vettä:

500 ml = 0.5 L = 0.0005 m³

Näiden tietojen kanssa veden massa lasketaan:

Massa = tiheys x tilavuus = 1000 kg/m³ . 0 -.0005 m³ = 0.5 kg

Lämpöyhtälö nostetaan jokaisessa aineessa:

Q -_Kiinnitys = -m_kupari . c_kupari. ΔT = -0.35 kg . 385 J/kg .ºC . (T_F -150 ºC) = -134.75 (t_F - 150) J

Q -_imeytynyt = m_vettä . c_vettä. ΔT = 0.5 kg . 4186 J/kg . ºC .(T_F -25 ºC) = 2093 (t_F -25) J        

Tasapainottaa tuloksia:

2093 (t_F - 25) = -134.75 (t_F - 150)

Se on lineaarinen yhtälö tuntemattomalla, jonka ratkaisu on:

T_F = 32.56 ºC

b) Virtaavan lämmön määrä on määritetty lämpö tai absorboitu lämpö:

Q - _Kiinnitys = - 134.75 (32.56 - 150) j = 15823 J

Q - _imeytynyt = 2093 (32.56 - 25) j = 15823 J

Harjoitus 2

100 g kuparikappaletta lämmitetään uunissa T -lämpötilaan_jompikumpi Ja sitten se johdetaan 15 g: n kuparikalorimetriin, joka sisältää 200 g vettä 16 ° C: ssa. Lopullinen lämpötila kerran tasapainossa on 38 º C. Kun kalorimetri ja sen sisältö punnitaan, havaitaan, että 1 on haihtunut.2 g vettä mikä oli alkulämpötila t_jompikumpi?

Voi palvella sinua: Matoreikä: historia, teoria, tyypit, muodostuminen

Tiedot: Vesihöyryn piilevä lämpö on L_v = 2257 kJ/kg

Ratkaisu

Tämä harjoitus eroaa edellisestä, koska on katsottava, että myös kalorimetri imee lämpöä. Kuparikappaleen määrittämä lämpö on sijoitettu kaikkiin seuraaviin:

- Kuumenna vesi kalorimetristä (200 g)

- Kuumenna kuparia, jonka kalorimetri on valmistettu (150 g)

- Haihduttaa 1.2 grammaa vettä (vaihemuutosta varten tarvitset myös energiaa).

Q -_Kiinnitys = -100 x 1 x 10 ^-3 kg. 385 J/kg . ºC. (38 - t_jompikumpi ) ºC = -38.5. (38 - t_jompikumpi) J

Q - _{hänen absorboi kalorimetri} = Q _{veden imeytyminen} + Q - _{höyrystyminen} + Q - _{kuparin imeytyminen}

0 -.2 kg .4186 J/kg ºC .(38 - 16 ºC) + 1.2 x 10^-3 kg. 2257000 J/kg +0 -.150 kg .385 J/kg .ºC.(38 - 16 ºC) =

18418.4 +2708.4 + 1270.5 J = 22397.3 J

Siksi:

-38.5. (38 - t_jompikumpi) = 22397.3

T_jompikumpi = 619.7 ºC

Myös 1: n kuljettamiseen tarvittava lämpö olisi voitu harkita.2 g vettä jopa 100 º C, mutta se on melko pieni verrattuna.

Viitteet

1. Giancoli, D.  2006. Fysiikka: sovellusten periaatteet. 6^th. Ed. Prentice Hall. 400 - 410.
2. Kirkpatrick, L. 2007. Fysiikka: Katsaus maailmaan. 6^ta Lyhennetty painos. Cengage -oppiminen. 156 - 164.
3. Rex, a. 2011. Fysiikan perusteet. Pearson. 309 - 332.
4. Sears, Zemansky. 2016. Yliopiston fysiikka, jolla on moderni fysiikka. 14^th. Ed. Osa 1. 556 - 553.
5. Serway, R., ULOLE, c. 2011. Fysiikan perusteet. 9^naa Cengage -oppiminen.