HomehtKi jan yo kalkile chalè espesifik

Ki jan yo kalkile chalè espesifik

Chalè espesifik (C e ) se kantite chalè ki dwe aplike nan yon mas inite nan yon materyèl pou ogmante tanperati li nan yon inite . Li se yon pwopriyete tèmik entansif nan matyè, se sa ki, li pa depann de limit la nan materyèl la oswa kantite li yo, men sèlman sou konpozisyon li yo. Nan sans sa a, li se yon pwopriyete karakteristik ki gen anpil enpòtans pou detèmine aplikasyon yo posib nan chak materyèl, epi ki ede detèmine yon pati nan konpòtman an tèmik nan sibstans ki sou lè yo vin an kontak ak kò oswa medya ki nan diferan tanperati.

Soti nan yon sèten pwen de vi nou ta ka di ke chalè espesifik koresponn ak vèsyon an entansif nan kapasite chalè (C), defini li kòm kantite a nan chalè ki dwe apwovizyone nan yon sistèm ogmante tanperati li pa yon sèl inite. Li kapab tou konprann kòm konstan pwopòsyonèl ant kapasite chalè yon sistèm (yon kò, yon sibstans, elatriye) ak mas li.

Valè chalè espesifik yon sibstans depann de si chofaj (oswa refwadisman) fèt nan presyon konstan oswa nan volim konstan. Sa bay de chalè espesifik pou chak sibstans, sètadi chalè espesifik nan presyon konstan (C P ) ak chalè espesifik nan volim konstan (C V ). Sepandan, diferans lan ka sèlman wè nan gaz, kidonk pou likid ak solid nou anjeneral jis pale sou sèk chalè espesifik.

fòmil chalè espesifik

Nou konnen nan eksperyans ke kapasite chalè yon kò se pwopòsyonèl ak mas li, se sa ki

Egzanp kalkil espesifik chalè

Kòm nou mansyone nan seksyon anvan an, chalè espesifik la reprezante konstan pwopòsyonèl ant de varyab sa yo, kidonk relasyon pwopòsyonèl ki anwo a ka ekri nan fòm ekwasyon sa a:

Egzanp kalkil espesifik chalè

Nou ka rezoud ekwasyon sa a pou jwenn yon ekspresyon pou chalè espesifik la:

Egzanp kalkil espesifik chalè

Nan lòt men an, nou konnen ke kapasite chalè a se konstan nan pwopòsyonèl ant chalè a (q) ki oblije ogmante tanperati a nan yon sistèm pa yon kantite ΔT ak di ogmantasyon nan tanperati. Nan lòt mo, nou konnen q = C * ΔT. Konbine ekwasyon sa a ak ekwasyon kapasite chalè yo montre pi wo a, nou jwenn:

Egzanp kalkil espesifik chalè

Rezoud ekwasyon sa a pou jwenn chalè espesifik la, nou jwenn yon dezyèm ekwasyon pou li:

Egzanp kalkil espesifik chalè

Inite Chalè Espesifik

Dènye ekwasyon yo jwenn pou chalè espesifik montre ke inite varyab sa a se [q][m] -1 [ΔT] -1 , sa vle di inite chalè sou mas ak inite tanperati. Tou depan de sistèm inite w ap travay, inite sa yo ka:

Sistèm inite Inite chalè espesifik Sistèm entènasyonal J.kg -1 .K -1 ki ekivalan a am 2 ⋅K − 1 ⋅s − 2 sistèm enperyal la BTU⋅lb − 1 ⋅°F − 1 kalori cal.g -1 .°C -1 ki ekivalan a Cal.kg -1 .°C -1 lòt inite yo kJ.kg -1 .K -1

REMAK: Lè w ap itilize inite sa yo, li enpòtan pou fè distenksyon ant kal ak kal. Premye a se kalori nòmal (pafwa yo rele ti kalori oswa gram-kalori), ki koresponn ak kantite chalè ki nesesè pou ogmante tanperati 1g dlo, pandan y ap. Cal (ak yon lèt majiskil) se yon inite ki ekivalan a 1,000 cal, oswa, sa ki se menm bagay la, 1 kcal. Dènye inite chalè sa a itilize chak jou nan syans sante, espesyalman nan domèn nitrisyon. Nan kontèks sa a, se inite par excellence ki itilize pou reprezante kantite enèji ki prezan nan manje (lè nou pale de kalori nan yon kontèks manje, nou prèske toujou vle di Cal e pa lacho).

Egzanp Pwoblèm Kalkil Espesifik Chalè

Anba a se de pwoblèm rezoud ki egzanplè tou de pwosesis pou kalkile chalè espesifik pou yon sibstans pi ak pou yon melanj de sibstans ki pi nan ki nou konnen chalè espesifik yo.

Pwoblèm 1: Kalkil espesifik chalè yon sibstans pi

Deklarasyon: Ou vle detèmine konpozisyon yon echantiyon yon metal ajan enkoni. Li sispèk ke li ka ajan, aliminyòm oswa platinum. Pou detèmine kisa li ye, yo mezire kantite chalè ki nesesè pou chofe yon echantiyon 10.0 g nan metal la soti nan yon tanperati 25.0 ° C nan pwen nòmal bouyi dlo a, se sa ki, 100.0 ° C, yo mezire. 41.92 kal. Lè w konnen chalè espesifik ajan, aliminyòm ak platinum yo se 0.234 kJ.kg -1 .K -1 , 0.897 kJ.kg -1 .K -1 ak 0.129 kJ.kg -1 .K -1 , respektivman, Detèmine ki metal echantiyon an fèt.

Solisyon

Ki sa ki pwoblèm nan mande se yo idantifye materyèl ki soti nan ki objè a se te fè. Depi chalè espesifik se yon pwopriyete entansif, li se karakteristik nan chak materyèl, kidonk yo idantifye li, li ase yo detèmine chalè espesifik li yo ak Lè sa a, konpare li ak valè yo li te ye nan metal yo sispèk.

Detèminasyon chalè espesifik nan ka sa a fèt pa mwayen twa etap senp:

Etap #1: Ekstrè tout done ki soti nan deklarasyon an epi fè transfòmasyon inite ki enpòtan yo

Kòm nan nenpòt pwoblèm, premye bagay nou bezwen se òganize done yo pou gen li nan men lè sa nesesè. Anplis de sa, pote soti nan transfòmasyon inite yo depi nan konmansman an ap anpeche nou bliye li pita epi li pral tou fè kalkil yo pi fasil nan etap sa yo.

Nan ka sa a, deklarasyon an bay mas echantiyon an, tanperati inisyal ak final apre yon pwosesis chofaj, ak kantite chalè ki nesesè pou chofe echantiyon an. Li bay tou chalè espesifik twa metal kandida yo. An tèm de inite, nou ka sonje ke chalè espesifik yo an kJ.kg -1 .K .1 , men mas, tanperati, ak chalè yo nan g, °C, ak cal, respektivman. Lè sa a, nou dwe transfòme inite yo pou ke tout bagay yo nan menm sistèm nan. Li pi fasil pou transfòme mas, tanperati ak chalè separeman pase transfòme inite konpoze chalè espesifik la twa fwa, kidonk sa pral chemen nou pral swiv:

Egzanp kalkil espesifik chalè Egzanp kalkil espesifik chalè Egzanp kalkil espesifik chalè Egzanp kalkil espesifik chalè

Etap #2: Sèvi ak ekwasyon an pou kalkile chalè espesifik la

Kounye a ke nou gen tout done nou bezwen yo, tout sa nou bezwen fè se itilize ekwasyon ki apwopriye a pou kalkile chalè espesifik la. Bay done nou genyen yo, nou pral sèvi ak dezyèm ekwasyon pou Ce prezante pi wo a.

Egzanp kalkil espesifik chalè Egzanp kalkil espesifik chalè

Etap #3: Konpare chalè espesifik echantiyon an ak chalè espesifik yo konnen pou idantifye materyèl la

Lè n konpare chalè espesifik yo jwenn pou echantiyon nou an ak sa ki nan twa metal kandida yo, nou obsève ke youn nan ki pi sanble ak li se ajan. Pou rezon sa a, si kandida yo sèlman yo se metal yo ajan, aliminyòm, ak platinum, nou konkli ke echantiyon an konpoze ak ajan.

Pwoblèm 2: Kalkil espesifik chalè yon melanj de sibstans pi

Deklarasyon: Ki chalè espesifik mwayèn yon alyaj ki gen 85% kwiv, 5% zenk, 5% fèblan, ak 5% plon? Chalè espesifik chak metal yo se, C e, Cu = 385 J.kg -1 .K -1 ; C e, Zn =381 J.kg -1 .K -1 ; C e, Sn = 230 J.kg -1 .K -1 ; C e, Pb = 130 J.kg -1 .K -1 .

Solisyon

Sa a se yon pwoblèm yon ti kras diferan ki mande pou yon ti jan plis kreyativite. Lè nou gen melanj de materyèl diferan, pwopriyete tèmik yo ak lòt pwopriyete yo pral depann de konpozisyon an patikilye epi, an jeneral, yo pral diferan de pwopriyete yo nan eleman yo pi bon kalite.

Depi chalè espesifik se yon pwopriyete entansif, li pa yon kantite aditif, ki vle di ke nou pa ka ajoute chalè espesifik yo jwenn yon chalè espesifik total pou yon melanj. Sepandan, ki sa ki aditif se kapasite chalè total, depi sa a se yon pwopriyete vaste.

Pou rezon sa a nou ka di ke, nan ka a nan alyaj prezante a, kapasite chalè total alyaj la pral sòm total kapasite chalè nan kòb kwiv mete, zenk, fèblan ak pòsyon plon, se sa ki:

Egzanp kalkil espesifik chalè

Sepandan, nan chak ka kapasite chalè a koresponn ak pwodwi ki genyen ant mas la ak chalè espesifik la, kidonk ekwasyon sa a ka reekri kòm:

Egzanp kalkil espesifik chalè

Ki kote C e al reprezante chalè espesifik an mwayèn nan alyaj la (remake ke li pa kòrèk pou di chalè espesifik total), se sa ki enkoni ke nou vle jwenn. Kòm pwopriyete sa a se entansif, kalkil li yo pa pral depann de kantite echantiyon nou genyen. Nan sans sa a, nou ka asime ke nou gen 100 g nan alyaj, nan ka sa a mas yo nan chak nan eleman yo pral egal a pousantaj respektif yo. Lè nou sipoze sa a, nou jwenn tout done ki nesesè pou kalkil chalè espesifik mwayèn.

Egzanp kalkil espesifik chalè

Koulye a, nou ranplase valè yo li te ye epi fè kalkil la. Pou senplisite, inite yo pral inyore lè ranplase valè yo. Nou ka fè sa sèlman paske tout chalè espesifik yo nan menm sistèm inite yo, menm jan ak tout mas yo. Li pa nesesè pou konvèti mas yo an kilogram, paske gram yo nan nimeratè a pral evantyèlman anile ak sa yo ki nan denominatè a.

Egzanp kalkil espesifik chalè Egzanp kalkil espesifik chalè

Referans

Broncesval SL. (20 desanm 2019). B5 | Bwonz kwiv alyaj eten zenk . bronzeval. https://www.broncesval.com/bronce/b5-bronce-aleacion-de-cobre-estanio-zinc/

Chang, R. (2002). Chimi fizik ( 1ye ed.). EDIKASYON MCGRAW HILL.

Chang, R. (2021). Chimi ( 11yèm ed.). EDIKASYON MCGRAW HILL.

Franco G., A. (2011). Detèminasyon 3 n chalè espesifik yon solid 3 . Fizik ak òdinatè. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/calorimetro/calorimetro.htm

Chalè espesifik metal yo . (29 oktòb 2020). syansalpha. https://sciencealpha.com/es/specific-heat-of-metals/