Специфична топлота је енергија потребна за повећање температуре од 1 грама чисте супстанце за 1 °. Параметар зависи од хемијског састава и агрегационог стања: гасовити, течни или чврсти. Након његовог открића започела је нова рунда у развоју термодинамике, наука о пролазним енергетским процесима, који се односе на топлоту и функционисање система.
Обично, у производњи се користе специфична топлота и основе термодинамике радијатори и системи дизајнирани за хлађење аутомобила, као и у хемији, нуклеарном инжењерству и аеродинамици. Ако желите да знате како се израчунава специфична топлота, погледајте предложени чланак.
Формула
Пре него што наставите са директним израчунавањем параметра, требало би да се упознате са формулом и њеним компонентама.
Формула за израчунавање специфичне топлоте је следећа:
- ц = К / (м * ∆Т)
Познавање величина и њихових симболичких ознака које се користе у прорачуну је изузетно важно. Међутим, неопходно је не само знати њихов визуелни изглед, већ и јасно разумети значење сваког од њих. Израчун специфичног топлотног капацитета супстанце представљен је следећим компонентама:
ΔТ је симбол који значи постепену промену температуре супстанце. Карактер „Δ“ изговара се делта.
ΔТ се може израчунати помоћу формуле:
ΔТ = т2 - т1, где
- т1 - примарна температура;
- т2 је коначна температура након промене.
м је маса супстанце која се користи за загревање (гр).
К - количина топлоте (Ј / Ј)
На основу Тср могу се извести друге једначине:
- К = м * цп * ΔТ - количина топлоте;
- м = К / цр * (т2 - т1) - маса супстанце;
- т1 = т2– (К / цп * м) - примарна температура;
- т2 = т1 + (К / цп * м) - коначна температура.
Дефиниција и формула количине топлоте
Унутрашња енергија термодинамичког система може се мењати на два начина:
- рад на систему,
- путем термичке интеракције.
Пренос топлоте на тело није повезан са обављањем макроскопског рада на телу. У овом случају, промена унутрашње енергије проузрокована је чињеницом да појединачни молекули тела са вишом температуром раде на неким молекулима тела које има нижу температуру. У овом случају, топлотна интеракција се остварује због топлотне проводљивости. Пренос енергије је такође могућ зрачењем. Систем микроскопских процеса (који нису повезани са целим телом, већ са појединачним молекулима) назива се пренос топлоте. Количина енергије која се преноси са једног тела на друго као резултат преноса топлоте одређује се количином топлоте која се преноси са једног тела на друго.
Дефиниција
Топлина
назива се енергија коју тело прима (или даје) у процесу размене топлоте са околним телима (околином). Топлина је означена, обично словом К.
Ово је једна од основних величина у термодинамици. Топлина је укључена у математичке изразе првог и другог принципа термодинамике. За топлоту се каже да је енергија у облику молекуларног кретања.
Топлота се може пренети систему (телу), или може бити одузета од њега. Верује се да ако се систему даје топлота, онда је то позитивно.
Упутства за израчунавање параметра
Израчунај од
супстанца је прилично једноставна и да бисте то урадили, морате следити ове кораке:
- Узмите формулу за прорачун: Капацитет топлоте = К / (м * ∆Т)
- Запишите почетне податке.
- Укључите их у формулу.
- Израчунајте и добијете резултат.
Као пример, израчунајмо непознату супстанцу тешку 480 грама и температуру од 15ºЦ, која се као резултат загревања (35 хиљада Ј) повећала на 250º.
Према горе датим упутствима, извршавамо следеће радње:
Записујемо почетне податке:
- К = 35 хиљада Ј;
- м = 480 г;
- ΔТ = т2 - т1 = 250–15 = 235 ºЦ.
Узимамо формулу, замењујемо вредности и решавамо:
ц = К / (м * ∆Т) = 35 хиљада Ј / (480 г * 235º) = 35 хиљада Ј / (112800 г * º) = 0,31 Ј / г * º.
Количина топлоте
Количина топлоте је енергија коју тело губи или добија током преноса топлоте. То је јасно и из назива. При хлађењу тело ће изгубити одређену количину топлоте, а загревањем ће апсорбовати. И одговори на наша питања су нам показали од чега зависи количина топлоте? Прво, што је већа телесна маса, то се више топлоте мора потрошити на промену температуре за један степен. Друго, количина топлоте потребна за загревање тела зависи од супстанце од које се састоји, односно од врсте супстанце. И треће, разлика у телесним температурама пре и после преноса топлоте је такође важна за наше прорачуне. На основу горе наведеног можемо одредити количину топлоте по формули:
К = цм (т_2-т_1),
где је К количина топлоте, м маса тела, (т_2-т_1) је разлика између почетне и крајње температуре тела, ц је специфични топлотни капацитет супстанце, налази се из одговарајућих табела .
Помоћу ове формуле можете израчунати количину топлоте која је потребна за загревање било ког тела или коју ће тело ослободити када се охлади.
Количина топлоте мери се у џулима (1 Ј), као и било која врста енергије. Међутим, ова вредност је уведена не тако давно, а људи су почели да мере количину топлоте много раније. И они су користили јединицу која се у наше време широко користи - калорију (1 кал). 1 калорија је количина топлоте потребна за загревање 1 грама воде за 1 степен Целзијуса. Вођени овим подацима, они који воле да броје калорије у поједеној храни могу, ради интереса, да израчунају колико литара воде може да се прокува са енергијом коју током дана уносе са храном.
Плаћање
Извршимо прорачун ЦП
вода и калај под следећим условима:
- м = 500 грама;
- т1 = 24ºЦ и т2 = 80ºЦ - за воду;
- т1 = 20ºЦ и т2 = 180ºЦ - за калај;
- К = 28 хиљада Ј.
За почетак одређујемо ΔТ за воду, односно калај:
- ΔТв = т2 - т1 = 80–24 = 56ºЦ
- ΔТо = т2 - т1 = 180–20 = 160ºЦ
Тада проналазимо специфичну топлоту:
- с = К / (м * ΔТв) = 28 хиљада Ј / (500 г * 56ºЦ) = 28 хиљада Ј / (28 хиљада г * ºЦ) = 1 Ј / г * ºЦ.
- с = К / (м * ΔТо) = 28 хиљада Ј / (500 г * 160 ° Ц) = 28 хиљада Ј / (80 хиљада г * ºЦ) = 0,35 Ј / г * ºЦ.
Тако је специфична топлота воде била 1 Ј / г * ºЦ, а калаја 0,35 Ј / г * ºЦ. Отуда можемо закључити да ће се са једнаком вредношћу испоручене топлоте од 28 хиљада Ј калај загревати брже од воде, јер је његов топлотни капацитет мањи.
Топлотни капацитет не поседују само гасови, течности и чврсте материје, већ и храна.
Формула за израчунавање топлоте када се температура мења
Елементарна количина топлоте означиће се као. Имајте на уму да топлотни елемент који систем прима (одустаје) са малом променом свог стања није потпуна разлика. Разлог томе је што је топлота функција процеса промене стања система.
Елементарна количина топлоте која се преноси у систем, а температура се мења од Т до Т + дТ, једнака је:
где је Ц топлотни капацитет тела. Ако је тело које се разматра хомогено, тада се формула (1) за количину топлоте може представити као:
где је специфична топлота тела, м маса тела, моларна топлота, моларна маса супстанце и број молова супстанце.
Ако је тело хомогено, а топлотни капацитет се сматра неовисним о температури, тада се количина топлоте () коју тело добија са повећањем температуре за износ може израчунати као:
где је т2, т1 телесна температура пре загревања и после.Имајте на уму да се температуре при проналажењу разлике () у прорачунима могу заменити и у Целзијусима и у Келвинима.
Како израчунати топлотни капацитет хране
Приликом израчунавања снаге снаге једначина има следећи облик:
ц = (4.180 * в) + (1.711 * п) + (1.928 * ф) + (1.547 * ц) + (0.908 * а), при чему:
- в је количина воде у производу;
- п је количина протеина у производу;
- ф је проценат масти;
- ц проценат угљених хидрата;
- а проценат неорганских компонената.
Одредите топлотни капацитет прерађеног крем сира Виола... Да бисмо то урадили, из састава производа (тежина 140 грама) исписујемо потребне вредности:
- вода - 35 г;
- протеини - 12,9 г;
- масти - 25,8 г;
- угљени хидрати - 6,96 г;
- неорганске компоненте - 21 г.
Тада налазимо са:
- ц = (4.180 * в) + (1.711 * п) + (1.928 * ф) + (1.547 * ц) + (0.908 * а) = (4.180 * 35) + (1.711 * 12.9) + (1.928 * 25, 8 ) + (1,547 * 6,96) + (0,908 * 21) = 146,3 + 22,1 + 49,7 + 10,8 + 19,1 = 248 кЈ / кг * ºЦ.
Шта одређује количину топлоте
Унутрашња енергија тела се мења приликом обављања посла или преноса топлоте. Са појавом преноса топлоте, унутрашња енергија се преноси провођењем топлоте, конвекцијом или зрачењем.
Свако тело, када се загреје или охлади (током преноса топлоте), прима или губи одређену количину енергије. На основу овога, уобичајено је ову количину енергије називати количином топлоте.
Тако, количина топлоте је енергија коју тело даје или прима у процесу преноса топлоте.
Колико топлоте је потребно за загревање воде? На једноставном примеру можете да схватите да су за загревање различитих количина воде потребне различите количине топлоте. Рецимо да узмемо две епрувете са 1 литром воде и 2 литре воде. У ком случају је потребно више топлоте? У другом, где у епрувети има 2 литра воде. Другој цеви ће требати више времена да се загреје ако их грејемо истим извором ватре.
Дакле, количина топлоте зависи од телесне тежине. Што је маса већа, потребно је више топлоте за загревање и, сходно томе, телу је потребно више времена да се охлади.
Од чега још зависи количина топлоте? Природно, из температурне разлике између тела. Али то није све. На крају крајева, ако покушамо да загрејемо воду или млеко, биће нам потребно различито време. Односно, испоставља се да количина топлоте зависи од супстанце од које је тело састављено.
Као резултат, испада да количина топлоте која је потребна за загревање или количина топлоте која се ослобађа када се тело охлади зависи од његове масе, од промена температуре и од врсте супстанце која чини тело.
Корисни савети
Увек запамтите то:
- процес загревања метала је бржи од процеса воде, будући да јесте ЦП
2,5 пута мање; - ако је могуће, претворите резултате у виши поредак, ако услови дозвољавају;
- да бисте проверили резултате, можете да користите Интернет и потражите израчунату супстанцу;
- под истим експерименталним условима приметиће се значајније промене температуре за материјале са малом специфичном топлотом.
Формула за количину топлоте током фазних прелаза
Прелазак из једне фазе супстанце у другу прати апсорпција или ослобађање одређене количине топлоте, која се назива топлота фазног преласка.
Дакле, да би елемент материје прешао из стања чврсте у течност, треба му рећи количина топлоте () једнака:
где је специфична топлота фузије, дм је елемент телесне масе. Треба узети у обзир да тело мора имати температуру једнаку температури топљења разматране супстанце. Током кристализације, топлота се ослобађа једнака (4).
Количина топлоте (топлоте испаравања) која је потребна за претварање течности у пару може се наћи као:
где је р специфична топлота испаравања. Када се пара кондензује, топлота се ослобађа. Топлота испаравања једнака је топлоти кондензације једнаких маса материје.
Како израчунати количину топлоте за загревање тела
На пример, потребно је израчунати количину топлоте која треба да се потроши како би се 3 кг воде загрејало са температуре од 15 ° Ц на температуру од 85 ° Ц. Знамо специфичну топлоту воде, односно количину енергије која је потребна за загревање 1 кг воде за 1 степен. Односно, да бисте сазнали количину топлоте у нашем случају, потребно је да помножите специфични топлотни капацитет воде са 3 и са бројем степени за који треба да повећате температуру воде. Дакле, ово је 4200 * 3 * (85-15) = 882.000.
У загради израчунавамо тачан број степени одузимајући почетно
Дакле, да бисмо загрејали 3 кг воде са 15 на 85 ° Ц, потребно нам је 882 000 Ј количине топлоте.
Количина топлоте означена је словом К, формула за израчунавање је следећа:
К = ц * м * (т2-т1).
Шта је специфична топлота
Свака супстанца у природи има своја својства, а за загревање сваке појединачне супстанце потребна је различита количина енергије, тј. количина топлоте.
Специфична топлота супстанце Да ли је вредност једнака количини топлоте коју треба пренети у тело масе 1 килограм да би се загрело на температуру од 1 0Ц
Специфична топлота означена је словом ц и има мерну вредност Ј / кг *
На пример, специфични топлотни капацитет воде је 4200 Ј / кг * 0Ц. Односно, ово је количина топлоте коју треба пренети на 1 кг воде да би се загрејала за 1 0Ц
Треба имати на уму да је специфични топлотни капацитет супстанци у различитим агрегационим стањима различит. Односно, потребна је другачија количина топлоте за загревање леда за 1 ° Ц.
