HomekyСалыштырмалуу жылуулукту кантип эсептөө керек

Салыштырмалуу жылуулукту кантип эсептөө керек

Салыштырмалуу жылуулук (C e ) – бул материалдын температурасын бир бирдикке көтөрүү үчүн анын бирдик массасына берилиши керек болгон жылуулуктун көлөмү . Ал заттын интенсивдүү жылуулук касиети, башкача айтканда, ал материалдын көлөмүнө же анын санына көз каранды эмес, анын курамына гана көз каранды. Бул жагынан алганда, бул ар бир материалдын мүмкүн болгон колдонулуштарын аныктоо үчүн чоң мааниге ээ болгон жана ар кандай температурада болгон денелер же чөйрөлөр менен байланышта болгон заттардын жылуулук кыймылынын бир бөлүгүн аныктоого жардам берген мүнөздүү касиет.

Белгилүү бир көз караштан алганда, салыштырма жылуулук жылуулук сыйымдуулугунун интенсивдүү версиясына (С) туура келет деп айта алабыз, аны системанын температурасын бир бирдикке жогорулатуу үчүн берилүүгө тийиш болгон жылуулуктун көлөмү катары аныктайт. Аны системанын (дененин, заттын ж. б.) жылуулук сыйымдуулугу менен анын массасынын ортосундагы пропорционалдык константа катары да түшүнүүгө болот.

Заттын салыштырма жылуулугунун мааниси ысытуу (же муздатуу) туруктуу басымда же туруктуу көлөмдө жүргүзүлөөрүнө көз каранды. Бул ар бир зат үчүн эки өзгөчө жылуулукту, тактап айтканда, туруктуу басымдагы салыштырма жылуулукту (С P ) жана туруктуу көлөмдөгү салыштырма жылуулукту (С V ) пайда кылат. Бирок, айырманы газдарда гана көрүүгө болот, ошондуктан суюктуктар жана катуу заттар үчүн биз жөн гана кургак өзгөчө жылуулук жөнүндө сүйлөшөбүз.

өзгөчө жылуулук формуласы

Биз тажрыйбабыздан билебиз, дененин жылуулук сыйымдуулугу анын массасына пропорционалдуу, б.а

Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы

Мурунку бөлүмдө айтылгандай, салыштырма жылуулук бул эки өзгөрмөнүн ортосундагы пропорционалдык константты билдирет, ошондуктан жогорудагы пропорционалдык байланышты төмөнкү теңдеме түрүндө жазса болот:

Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы

Салыштырмалуу жылуулуктун туюнтмасын алуу үчүн бул теңдемени чечсек болот:

Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы

Башка жагынан алганда, биз жылуулук сыйымдуулугу системанын температурасын ΔT өлчөмүндө жогорулатуу үчүн талап кылынган жылуулуктун (q) ортосундагы пропорционалдык константа экенин билебиз. Башкача айтканда, биз q = C * ΔT экенин билебиз. Бул теңдемени жогоруда көрсөтүлгөн жылуулук сыйымдуулук теңдемеси менен бириктирип, биз алабыз:

Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы

Салыштырмалуу жылуулукту табуу үчүн бул теңдемени чечип, ал үчүн экинчи теңдемени алабыз:

Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы

Өзгөчө жылуулук бирдиктери

Салыштырмалуу жылуулук үчүн алынган акыркы теңдеме бул өзгөрмөнүн бирдиктери [q][m] -1 [ΔT] -1 , башкача айтканда, масса жана температура бирдиктери боюнча жылуулук бирдиктерин көрсөтөт. Сиз иштеп жаткан бирдиктер системасына жараша, бул бирдиктер болушу мүмкүн:

Бирдик системасы Өзгөчө жылуулук бирдиктери Эл аралык система J.kg -1 .K -1 , ал am 2 ⋅K − 1 ⋅s − 2ге барабар империялык система BTU⋅lb − 1 ⋅°F − 1 калория cal.g -1 .°C -1 бул Cal.kg -1 .°C -1ге барабар башка бирдиктер kJ.kg -1 .K -1

ЭСКЕРТҮҮ: Бул бирдиктерди колдонууда кал менен Калды айырмалоо керек Биринчиси, 1 г суунун температурасын көтөрүү үчүн зарыл болгон жылуулуктун көлөмүнө туура келген нормалдуу калория (кээде кичине калория же грамм-калория деп аталат), ал эми Кал (баш тамга менен) – 1000 ккалга барабар бирдик, же 1 ккал. Бул жылуулуктун акыркы бирдиги күн сайын саламаттыкты сактоо илимдеринде, өзгөчө тамактануу тармагында колдонулат. Бул контекстте, бул тамак-аштагы энергиянын көлөмүн көрсөтүү үчүн колдонулган эң мыкты бирдик (биз тамак-аштын контекстинде калория жөнүндө сөз кылганда, биз дээрлик ар дайым акиташ эмес, Cal дегенди билдиребиз).

Өзгөчө жылуулукту эсептөө маселелерине мисалдар

Төмөндө биз салыштырма жылуулукту билген таза зат үчүн жана таза заттардын аралашмасы үчүн салыштырма жылуулукту эсептөө процессин мисал кылган эки чечилген маселе келтирилген.

1-маселе: Таза заттын салыштырма жылуулугун эсептөө

Билдирүү: Сиз белгисиз күмүш металлдын үлгүсүнүн курамын аныктоону каалайсыз. Бул күмүш, алюминий же платина болушу мүмкүн деп шектелүүдө. Анын эмне экенин аныктоо үчүн металлдын 10,0 г үлгүсүн 25,0°С температурадан суунун кадимки кайноо температурасына, башкача айтканда, 100,0°Сге чейин ысытуу үчүн зарыл болгон жылуулуктун көлөмү өлчөнөт. 41,92 кал. Күмүш, алюминий жана платинанын салыштырма жылуулуктары 0,234 кДж.кг -1 .К -1 , 0,897 кДж.кг -1 .К -1 жана 0,129 кДж.кг -1 .К -1 экенин билип, кандай металлды аныктагыла. үлгү жасалган.

Чечим

Көйгөй эмнени талап кылат, бул объект жасалган материалды аныктоо. Салыштырмалуу жылуулук интенсивдүү касиет болгондуктан, ал ар бир материалга мүнөздүү, ошондуктан аны аныктоо үчүн анын өзгөчө жылуулукту аныктоо жана андан кийин шектүү металлдардын белгилүү баалуулуктары менен салыштыруу жетиштүү.

Бул учурда салыштырма жылуулукту аныктоо үч жөнөкөй кадам менен жүзөгө ашырылат:

№1-кадам: Билдирүүдөн бардык маалыматтарды чыгарып, тиешелүү бирдик трансформациясын жүргүзүңүз

Кандайдыр бир көйгөй сыяктуу эле, биринчиден, зарыл болгон учурда маалыматтарды колго алуу үчүн уюштуруу керек. Мындан тышкары, бирдик трансформацияларын башынан эле жасоо кийинчерээк унутуп калуудан сактайт жана кийинки кадамдардагы эсептөөлөрдү да жеңилдетет.

Бул учурда, билдирүүдө үлгүнүн массасы, ысытуу процессинен кийинки баштапкы жана акыркы температуралар жана үлгүнү жылытуу үчүн зарыл болгон жылуулуктун көлөмү берилет. Ал ошондой эле үч талапкер металлдын өзгөчө жылуулук берет. Бирдиктер боюнча, биз салыштырма жылуулук кДж.kg -1 .K .1 экенин белгилей алабыз , бирок масса, температура жана жылуулук тиешелүүлүгүнө жараша g, °C жана кал. Андан кийин баары бир системада болуш үчүн бирдиктерди өзгөртүшүбүз керек. Салыштырмалуу жылуулуктун кошулма бирдиктерин үч жолу түрлөгөнгө караганда, массаны, температураны жана жылуулукту өз-өзүнчө өзгөртүү оңой, ошондуктан биз бара турган жол болот:

Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы

Кадам №2: Салыштырмалуу жылуулукту эсептөө үчүн теңдемени колдонуңуз

Эми бизде керектүү болгон бардык маалыматтар бар, биз эмне кылышыбыз керек болсо, өзгөчө жылуулукту эсептөө үчүн тиешелүү теңдемени колдонуу керек. Бизде болгон маалыматтарды эске алып, биз жогоруда берилген Се үчүн экинчи теңдемени колдонобуз.

Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы

№3-кадам: Материалды аныктоо үчүн үлгүнүн өзгөчө жылуулукту белгилүү өзгөчө жылуулук менен салыштырыңыз

Биздин үлгү үчүн алынган өзгөчө жылуулукту үч талапкер металлдыкы менен салыштырганда, биз ага эң окшошкусу күмүш экенин байкайбыз. Ушул себептен улам, эгерде бир гана талапкер күмүш, алюминий жана платина металлдары болсо, биз үлгү күмүштөн турат деген жыйынтыкка келебиз.

2-маселе: Таза заттардын аралашмасынын салыштырма жылуулугун эсептөө

Билдирме: Курамында 85% жез, 5% цинк, 5% калай жана 5% коргошун бар эритменин орточо салыштырма жылуулугу кандай болот? Ар бир металлдын салыштырма жылуулуктары, C e, Cu = 385 Дж.кг -1 .К -1 ; C e, Zn =381 J.kg -1 .K -1 ; C e, Sn = 230 Дж.кг -1 .К -1 ; C e, Pb = 130 Дж.кг -1 .К -1 .

Чечим

Бул бир аз көбүрөөк чыгармачылыкты талап кылган бир аз башкача маселе. Бизде ар кандай материалдардын аралашмасы болгондо, жылуулук касиеттери жана башка касиеттери конкреттүү курамына жараша болот жана жалпысынан таза компоненттердин касиеттеринен айырмаланат.

Салыштырмалуу жылуулук интенсивдүү касиет болгондуктан, бул кошумча чоңдук эмес, демек биз аралашма үчүн жалпы жылуулукту алуу үчүн өзгөчө жылуулуктарды кошо албайбыз. Бирок, кошумча нерсе – бул жалпы жылуулук сыйымдуулугу, анткени бул кеңири касиет.

Ушул себептен улам, биз сунуш кылынган эритмеде эритменин жалпы жылуулук сыйымдуулугу жез, цинк, калай жана коргошун бөлүктөрүнүн жылуулук сыйымдуулуктарынын суммасы болот деп айта алабыз, башкача айтканда:

Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы

Бирок, ар бир учурда жылуулук сыйымдуулугу масса менен салыштырма жылуулуктун ортосундагы продуктуга туура келет, ошондуктан бул теңдемени төмөнкүдөй кайра жазууга болот:

Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы

Бул жерде C e al эритменин орточо салыштырма жылуулукту билдирет (толук салыштырма жылуулук деп айтуу туура эмес экенин эске алыңыз), башкача айтканда, биз тапкыбыз келген белгисиз. Бул касиет интенсивдүү болгондуктан, аны эсептөө бизде болгон үлгүнүн көлөмүнө көз каранды болбойт. Ушуну эске алып, бизде 100 г эритме бар деп эсептесек болот, бул учурда компоненттердин ар биринин массасы алардын тиешелүү пайыздарына барабар болот. Муну болжолдоо менен биз орточо жылуулукту эсептөө үчүн зарыл болгон бардык маалыматтарды алабыз.

Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы

Эми биз белгилүү баалуулуктарды алмаштырып, эсептөөнү жүргүзөбүз. Жөнөкөйлүк үчүн маанилерди алмаштырууда бирдиктер этибарга алынбайт. Биз муну жасай алабыз, анткени бардык өзгөчө жылуулуктар бардык массалар сыяктуу бирдиктердин бирдей системасында. Массаны килограммга айландыруунун кереги жок, анткени ал сандагы граммдар акыры бөлүүчүдөгүлөр менен жокко чыгарылат.

Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы Өзгөчө жылуулукту эсептөөнүн мисалы

Шилтемелер

Broncesval SL. (2019-жыл, 20-декабрь). B5 | Коло жез эритмеси Калай цинк . бронзевал. https://www.broncesval.com/bronce/b5-bronce-aleacion-de-cobre-estanio-zinc/

Чанг, Р. (2002). Физикалык химия ( 1- басылышы). MCGRAW HILL EDUCATION.

Чанг, Р. (2021). Химия ( 11- басылышы). MCGRAW HILL EDUCATION.

Франко Г., А. (2011). Катуу заттын салыштырма жылуулугун 3 n аныктоо 3 . Компьютер менен физика. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/calorimetro/calorimetro.htm

Металдардын салыштырма жылуулугу . (2020-жыл, 29-октябрь). Sciencealpha. https://sciencealpha.com/es/specific-heat-of-metals/