HomemsCara Mengira Haba Tertentu

Cara Mengira Haba Tertentu

Haba tentu (C e ) ialah jumlah haba yang mesti digunakan pada unit jisim bahan untuk menaikkan suhunya sebanyak satu unit . Ia adalah sifat terma intensif bahan, iaitu, ia tidak bergantung pada tahap bahan atau kuantitinya, tetapi hanya pada komposisinya. Dalam pengertian ini, ia adalah sifat ciri yang sangat penting untuk menentukan kemungkinan penggunaan setiap bahan, dan yang membantu untuk menentukan sebahagian daripada kelakuan haba bahan apabila ia bersentuhan dengan badan atau media yang berada pada suhu yang berbeza.

Dari sudut pandangan tertentu kita boleh mengatakan bahawa haba tentu sepadan dengan versi intensif kapasiti haba (C), mentakrifkannya sebagai jumlah haba yang mesti dibekalkan kepada sistem untuk meningkatkan suhunya sebanyak satu unit. Ia juga boleh difahami sebagai pemalar perkadaran antara kapasiti haba sistem (jasad, bahan, dll.) dan jisimnya.

Nilai haba tentu sesuatu bahan bergantung kepada sama ada pemanasan (atau penyejukan) dijalankan pada tekanan malar atau pada isipadu malar. Ini menimbulkan dua haba tentu bagi setiap bahan, iaitu haba tentu pada tekanan malar (C P ) dan haba tentu pada isipadu malar (C V ). Walau bagaimanapun, perbezaan hanya boleh dilihat dalam gas, jadi untuk cecair dan pepejal kita biasanya hanya bercakap tentang haba tentu kering.

formula haba tertentu

Kita tahu dari pengalaman bahawa kapasiti haba badan adalah berkadar dengan jisimnya, iaitu, itu

Contoh pengiraan haba tentu

Seperti yang kita nyatakan dalam bahagian sebelumnya, haba tentu mewakili pemalar perkadaran antara kedua-dua pembolehubah ini, jadi hubungan perkadaran di atas boleh ditulis dalam bentuk persamaan berikut:

Contoh pengiraan haba tentu

Kita boleh menyelesaikan persamaan ini untuk mendapatkan ungkapan untuk haba tentu:

Contoh pengiraan haba tentu

Sebaliknya, kita tahu bahawa kapasiti haba ialah pemalar kekadaran antara haba (q) yang diperlukan untuk meningkatkan suhu sistem dengan jumlah ΔT dan mengatakan peningkatan suhu. Dengan kata lain, kita tahu bahawa q = C * ΔT. Menggabungkan persamaan ini dengan persamaan kapasiti haba yang ditunjukkan di atas, kita dapat:

Contoh pengiraan haba tentu

Menyelesaikan persamaan ini untuk mencari haba tentu, kita memperoleh persamaan kedua untuknya:

Contoh pengiraan haba tentu

Unit Haba Tertentu

Persamaan terakhir yang diperoleh untuk haba tentu menunjukkan bahawa unit pembolehubah ini ialah [q][m] -1 [ΔT] -1 , iaitu unit haba ke atas unit jisim dan suhu. Bergantung pada sistem unit di mana anda bekerja, unit ini boleh:

Sistem unit Unit haba tertentu Sistem antarabangsa J.kg -1 .K -1 yang bersamaan dengan am 2 ⋅K − 1 ⋅s − 2 sistem empayar BTU⋅lb − 1 ⋅°F − 1 kalori cal.g -1 .°C -1 yang bersamaan dengan Cal.kg -1 .°C -1 unit lain kJ.kg -1 .K -1

NOTA: Apabila menggunakan unit ini adalah penting untuk membezakan antara kal dan Kal. Yang pertama ialah kalori biasa (kadangkala dipanggil kalori kecil atau gram-kalori), sepadan dengan jumlah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1g air, manakala Cal (dengan huruf besar) ialah unit bersamaan dengan 1,000 kal, atau, apa yang sama, 1 kcal. Unit haba terakhir ini digunakan setiap hari dalam sains kesihatan, terutamanya dalam bidang pemakanan. Dalam konteks ini, ia ialah unit par excellence yang digunakan untuk mewakili jumlah tenaga yang terdapat dalam makanan (apabila kita bercakap tentang kalori dalam konteks makanan, kita hampir selalu bermaksud Cal dan bukan kapur).

Contoh Masalah Pengiraan Haba Tertentu

Di bawah adalah dua masalah yang telah diselesaikan yang menunjukkan kedua-dua proses pengiraan haba tentu untuk bahan tulen dan untuk campuran bahan tulen di mana kita mengetahui haba tentu.

Masalah 1: Pengiraan haba tentu bahan tulen

Pernyataan: Anda ingin menentukan komposisi sampel logam perak yang tidak diketahui. Ia disyaki bahawa ia mungkin perak, aluminium atau platinum. Untuk menentukan apakah itu, jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan sampel 10.0-g logam dari suhu 25.0°C ke takat didih normal air, iaitu, 100.0°C, diukur. memperoleh nilai 41.92 kal. Mengetahui bahawa haba tentu perak, aluminium dan platinum ialah masing-masing 0.234 kJ.kg -1 .K -1 , 0.897 kJ.kg -1 .K -1 dan 0.129 kJ.kg -1 .K -1 , Tentukan logam apa sampel diperbuat daripada.

Penyelesaian

Apa yang ditanya oleh masalah ialah mengenal pasti bahan dari mana objek itu dibuat. Oleh kerana haba tentu adalah sifat intensif, ia adalah ciri setiap bahan, jadi untuk mengenal pastinya, cukup untuk menentukan haba tentunya dan kemudian membandingkannya dengan nilai yang diketahui bagi logam yang disyaki.

Penentuan haba tentu dalam kes ini dilakukan melalui tiga langkah mudah:

Langkah #1: Ekstrak semua data daripada pernyataan dan jalankan transformasi unit yang berkaitan

Seperti dalam mana-mana masalah, perkara pertama yang kita perlukan ialah mengatur data untuk mempunyainya apabila diperlukan. Di samping itu, menjalankan transformasi unit dari awal akan mengelakkan kita daripada melupakannya kemudian dan juga akan memudahkan pengiraan dalam langkah-langkah berikut.

Dalam kes ini, pernyataan memberikan jisim sampel, suhu awal dan akhir selepas proses pemanasan, dan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan sampel. Ia juga memberikan haba tentu bagi tiga logam calon. Dari segi unit, kita boleh ambil perhatian bahawa haba tentu adalah dalam kJ.kg -1 .K .1 , tetapi jisim, suhu, dan haba masing-masing dalam g, °C, dan kal. Kemudian kita mesti mengubah unit supaya semuanya berada dalam sistem yang sama. Adalah lebih mudah untuk mengubah jisim, suhu dan haba secara berasingan daripada mengubah unit kompaun haba tentu tiga kali, jadi itu akan menjadi laluan yang akan kita ikuti:

Contoh pengiraan haba tentu Contoh pengiraan haba tentu Contoh pengiraan haba tentu Contoh pengiraan haba tentu

Langkah #2: Gunakan persamaan untuk mengira haba tentu

Sekarang kita mempunyai semua data yang kita perlukan, yang perlu kita lakukan ialah menggunakan persamaan yang sesuai untuk mengira haba tentu. Memandangkan data yang kami ada, kami akan menggunakan persamaan kedua untuk Ce yang dibentangkan di atas.

Contoh pengiraan haba tentu Contoh pengiraan haba tentu

Langkah #3: Bandingkan haba tentu sampel dengan haba tentu yang diketahui untuk mengenal pasti bahan

Apabila membandingkan haba tentu yang diperoleh untuk sampel kami dengan tiga logam calon, kami perhatikan bahawa yang paling menyerupainya ialah perak. Atas sebab ini, jika satu-satunya calon adalah logam perak, aluminium, dan platinum, kami membuat kesimpulan bahawa sampel terdiri daripada perak.

Masalah 2: Pengiraan haba tentu campuran bahan tulen

Pernyataan: Apakah purata haba tentu bagi aloi yang mengandungi 85% kuprum, 5% zink, 5% timah, dan 5% plumbum? Haba tentu setiap logam ialah, 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 .

Penyelesaian

Ini adalah masalah yang sedikit berbeza yang memerlukan sedikit lebih kreativiti. Apabila kita mempunyai campuran bahan yang berbeza, sifat terma dan sifat lain akan bergantung pada komposisi tertentu dan, secara amnya, akan berbeza daripada sifat komponen tulen.

Oleh kerana haba tentu adalah sifat intensif, ia bukan kuantiti aditif, yang bermaksud bahawa kita tidak boleh menambah haba tentu untuk mendapatkan jumlah haba tentu untuk campuran. Walau bagaimanapun, bahan tambahan ialah jumlah kapasiti haba, kerana ini adalah sifat yang luas.

Atas sebab ini kita boleh mengatakan bahawa, dalam kes aloi yang dibentangkan, jumlah kapasiti haba aloi akan menjadi jumlah kapasiti haba bahagian kuprum, zink, timah dan plumbum, iaitu:

Contoh pengiraan haba tentu

Walau bagaimanapun, dalam setiap kes kapasiti haba sepadan dengan produk antara jisim dan haba tentu, jadi persamaan ini boleh ditulis semula sebagai:

Contoh pengiraan haba tentu

Di mana C e al mewakili purata haba tentu aloi (perhatikan bahawa tidak betul untuk mengatakan jumlah haba tentu), iaitu, yang tidak diketahui yang ingin kita cari. Memandangkan sifat ini intensif, pengiraannya tidak akan bergantung pada jumlah sampel yang kami ada. Memandangkan ini, kita boleh mengandaikan bahawa kita mempunyai 100 g aloi, dalam hal ini jisim setiap komponen akan sama dengan peratusan masing-masing. Dengan mengandaikan ini, kita mendapat semua data yang diperlukan untuk pengiraan haba tentu purata.

Contoh pengiraan haba tentu

Sekarang kita menggantikan nilai yang diketahui dan menjalankan pengiraan. Untuk kesederhanaan, unit akan diabaikan apabila menggantikan nilai. Kita hanya boleh melakukan ini kerana semua haba tentu berada dalam sistem unit yang sama, seperti semua jisim. Ia tidak perlu untuk menukar jisim kepada kilogram, kerana gram dalam pengangka akhirnya akan dibatalkan dengan yang dalam penyebut.

Contoh pengiraan haba tentu Contoh pengiraan haba tentu

Rujukan

Broncesval SL. (2019, 20 Disember). B5 | Zink Timah Aloi Kuprum Gangsa . gangsa. https://www.broncesval.com/bronce/b5-bronce-aleacion-de-cobre-estanio-zinc/

Chang, R. (2002). Kimia Fizikal ( 1st ed.). PENDIDIKAN BUKIT MCGRAW.

Chang, R. (2021). Kimia ( edisi ke- 11 ). PENDIDIKAN BUKIT MCGRAW.

Franco G., A. (2011). Penentuan 3 n haba tentu pepejal 3 . Fizik dengan komputer. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/calorimetro/calorimetro.htm

Haba tentu logam . (2020, 29 Oktober). sciencealpha. https://sciencealpha.com/es/specific-heat-of-metals/