Công thức năng lượng, đơn vị và biện pháp năng lượng



các nhiệt dung của một cơ thể hoặc hệ thống là thương số dẫn đến giữa năng lượng nhiệt truyền đến cơ thể đó và sự thay đổi nhiệt độ mà nó trải qua trong quá trình đó. Một định nghĩa chính xác khác là nó đề cập đến lượng nhiệt cần thiết để truyền đến cơ thể hoặc hệ thống để nhiệt độ của nó tăng một độ Kelvin.

Nó xảy ra liên tục rằng các cơ thể nóng nhất cung cấp nhiệt cho các cơ thể lạnh nhất trong một quá trình kéo dài miễn là có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai cơ thể tiếp xúc. Sau đó, nhiệt là năng lượng được truyền từ hệ thống này sang hệ thống khác bởi thực tế đơn giản là có sự chênh lệch nhiệt độ giữa chúng.

Theo thỏa thuận, nó được định nghĩa là nhiệt (Q) tích cực được hấp thụ bởi một hệ thống và dưới dạng nhiệt âm được truyền bởi một hệ thống.

Từ những điều trên, người ta suy luận rằng không phải tất cả các vật thể đều hấp thụ và bảo toàn nhiệt một cách dễ dàng; do đó một số vật liệu được làm nóng dễ dàng hơn các vật liệu khác.

Phải xem xét rằng, cuối cùng, năng lực nhiệt của cơ thể phụ thuộc vào bản chất và thành phần của cơ thể.

Chỉ số

  • 1 Công thức, đơn vị và biện pháp 
  • 2 Nhiệt dung riêng
    • 2.1 Nhiệt dung riêng của nước
    • 2.2 Truyền nhiệt
  • 3 ví dụ
    • 3.1 Giai đoạn 1
    • 3.2 Giai đoạn 2
    • 3.3 Giai đoạn 3
    • 3,4 Giai đoạn 4
    • 3.5 Giai đoạn 5
  • 4 tài liệu tham khảo

Công thức, đơn vị và biện pháp

Công suất nhiệt có thể được xác định bắt đầu từ biểu thức sau:

C = dQ / dT

Nếu sự thay đổi nhiệt độ đủ nhỏ, biểu thức trên có thể được đơn giản hóa và thay thế bằng cách sau:

C = Q / TT

Sau đó, đơn vị đo công suất nhiệt trong hệ thống quốc tế là tháng 7 trên mỗi kelvin (J / K).

Nhiệt dung có thể được đo ở áp suất không đổi Cp hoặc ở âm lượng không đổi Cv.

Nhiệt dung riêng

Thông thường khả năng nhiệt của một hệ thống phụ thuộc vào số lượng chất hoặc khối lượng của nó. Trong trường hợp này, khi một hệ thống được tạo thành từ một chất duy nhất có đặc tính đồng nhất, cần có nhiệt dung riêng, còn gọi là nhiệt dung riêng (c).

Do đó, nhiệt dung riêng khối lượng là lượng nhiệt phải được cung cấp cho đơn vị khối lượng của một chất để tăng nhiệt độ của nó thêm một độ Kelvin và có thể được xác định từ biểu thức sau:

c = Q / m TT

Trong phương trình này m là khối lượng của chất. Do đó, đơn vị đo nhiệt dung riêng trong trường hợp này là tháng 7 trên mỗi kilôgam trên kelvin (J / kg K), hoặc cũng là tháng 7 cho mỗi gam trên kelvin (J / g K).

Tương tự, nhiệt dung riêng của mol là lượng nhiệt phải được cung cấp cho một mol của một chất để tăng nhiệt độ của nó thêm một độ Kelvin. Và nó có thể được xác định từ biểu thức sau:

c = Q / n TT

Trong biểu thức n nói là số mol của chất. Điều này ngụ ý rằng đơn vị đo nhiệt dung riêng trong trường hợp này là tháng 7 trên mỗi mol mỗi kelvin (J / mol K).

Nhiệt dung riêng của nước

Nhiệt dung riêng của nhiều chất được tính toán và dễ dàng truy cập trong bảng. Giá trị nhiệt riêng của nước ở trạng thái lỏng là 1000 calorie / kg K = 4186 J / kg K. Mặt khác, nhiệt dung riêng của nước ở trạng thái khí là 2080 J / kg K và ở trạng thái rắn 2050 J / kg K.

Truyền nhiệt

Theo cách này và cho rằng các giá trị cụ thể của đại đa số các chất đã được tính toán, có thể xác định sự truyền nhiệt giữa hai cơ thể hoặc hệ thống với các biểu thức sau:

Q = c m ΔT

Hoặc nếu nhiệt dung riêng của mol được sử dụng:

Q = c n ΔT

Cần lưu ý rằng các biểu thức này cho phép xác định các thông lượng nhiệt miễn là không có thay đổi trạng thái.

Trong các quá trình thay đổi trạng thái, chúng ta nói đến nhiệt ẩn (L), được định nghĩa là năng lượng cần thiết cho một lượng chất để thay đổi pha hoặc trạng thái, từ rắn sang lỏng (nhiệt dung hợp, Lf) hoặc từ lỏng sang khí (nhiệt hóa hơi, Lv).

Phải xem xét rằng năng lượng như vậy dưới dạng nhiệt được tiêu thụ hoàn toàn trong sự thay đổi pha và không đảo ngược sự biến đổi của nhiệt độ. Trong các trường hợp như vậy, các biểu thức để tính toán dòng nhiệt trong quá trình hóa hơi là như sau:

Q = Lv m

Nếu sử dụng nhiệt dung riêng của mol: Q = Lv n

Trong quy trình tổng hợp: Q = Lf  m

Nếu sử dụng nhiệt dung riêng của mol: Q = Lf n

Nói chung, như với nhiệt dung riêng, nhiệt dung tiềm ẩn của hầu hết các chất đã được tính toán và dễ dàng truy cập trong bảng. Vì vậy, ví dụ, trong trường hợp nước, bạn phải:

Lf  = 334 kJ / kg (79,7 cal / g) ở 0 ° C; Lv = 2257 kJ / kg (539,4 cal / g) ở 100 ° C.

Ví dụ

Trong trường hợp nước, nếu khối lượng nước đóng băng (đá) 1 kg được làm nóng từ nhiệt độ -25 ° C đến nhiệt độ 125 ° C (hơi nước), nhiệt lượng tiêu thụ trong quá trình sẽ được tính như sau :

Giai đoạn 1

Băng từ -25 ºC đến 0 ºC.

Q = c m ΔT = 2050 1 25 = 51250 J

Giai đoạn 2

Thay đổi trạng thái của nước đá thành nước lỏng.

Q = Lf  m = 334000 1 = 334000 J

Giai đoạn 3

Nước lỏng từ 0 ºC đến 100 ºC.

Q = c m ΔT = 4186 1 100 = 418600 J

Giai đoạn 4

Thay đổi trạng thái từ nước lỏng sang hơi nước.

Q = Lv m = 2257000 1 = 2257000 J

Giai đoạn 5

Hơi nước từ 100 ºC đến 125 ºC.

Q = c m ΔT = 2080 1 25 = 52000 J

Do đó, tổng lưu lượng nhiệt trong quy trình là tổng của một nhiệt được tạo ra trong mỗi năm giai đoạn và kết quả là 31112850 J.

Tài liệu tham khảo

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Vật lý tập 1. Cecsa.
  2. Laider, Keith, J. (1993). Nhà xuất bản Đại học Oxford, chủ biên. Thế giới hóa lý. Nhiệt dung. (ví dụ). Trong Wikipedia. Truy cập ngày 20 tháng 3 năm 2018, từ en.wikipedia.org.
  3. Nhiệt độ tiềm ẩn (ví dụ). Trong Wikipedia. Truy cập ngày 20 tháng 3 năm 2018, từ en.wikipedia.org.
  4. Clark, John, O.E. (2004). Từ điển thiết yếu của khoa học. Barnes & sách quý.
  5. Atkins, P., de Paula, J. (1978/2010). Vật lý Hóa học, (phiên bản đầu tiên 1978), phiên bản thứ chín 2010, Nhà xuất bản Đại học Oxford, Oxford UK.