Homesiනිශ්චිත තාපය ගණනය කරන්නේ කෙසේද?

නිශ්චිත තාපය ගණනය කරන්නේ කෙසේද?

නිශ්චිත තාපය (C e ) යනු ද්‍රව්‍යයක ඒකක ස්කන්ධයකට එහි උෂ්ණත්වය එක ඒකකයකින් ඉහළ නැංවීම සඳහා යෙදිය යුතු තාප ප්‍රමාණයයි . එය පදාර්ථයේ තීව්‍ර තාප ගුණයකි, එනම්, එය ද්‍රව්‍යයේ ප්‍රමාණය හෝ එහි ප්‍රමාණය මත රඳා නොපවතින නමුත් එහි සංයුතිය මත පමණි. මෙම අර්ථයෙන් ගත් කල, එය එක් එක් ද්‍රව්‍යයේ විය හැකි යෙදුම් තීරණය කිරීම ඉතා වැදගත් වන ලාක්ෂණික ගුණයක් වන අතර, විවිධ උෂ්ණත්වවල ඇති ශරීර හෝ මාධ්‍ය සමඟ ස්පර්ශ වන විට ද්‍රව්‍යවල තාප හැසිරීම් වල කොටසක් තීරණය කිරීමට උපකාරී වේ.

නිශ්චිත දෘෂ්ටි කෝණයකින්, නිශ්චිත තාපය තාප ධාරිතාවේ (C) තීව්‍ර අනුවාදයට අනුරූප වන බව අපට පැවසිය හැකිය, එය එක් ඒකකයකින් එහි උෂ්ණත්වය වැඩි කිරීම සඳහා පද්ධතියකට සැපයිය යුතු තාප ප්‍රමාණය ලෙස අර්ථ දක්වයි. පද්ධතියක (ශරීරයක්, ද්‍රව්‍යයක්, ආදිය) තාප ධාරිතාව සහ එහි ස්කන්ධය අතර සමානුපාතිකතාවයේ නියතය ලෙස ද එය තේරුම් ගත හැකිය.

ද්රව්යයක නිශ්චිත තාපයේ අගය රඳා පවතින්නේ උණුසුම (හෝ සිසිලනය) නියත පීඩනයකින් හෝ නියත පරිමාවකින් සිදු කරන්නේද යන්න මතය. මෙය එක් එක් ද්‍රව්‍ය සඳහා නිශ්චිත තාප දෙකක් ඇති කරයි, එනම් නියත පීඩනයේදී නිශ්චිත තාපය (C P ) සහ නියත පරිමාවේ නිශ්චිත තාපය (C V ). කෙසේ වෙතත්, වෙනස දැකිය හැක්කේ වායූන් තුළ පමණි, එබැවින් ද්රව සහ ඝන ද්රව්ය සඳහා අපි සාමාන්යයෙන් වියළි විශේෂිත තාපය ගැන පමණක් කතා කරමු.

නිශ්චිත තාප සූත්රය

ශරීරයක තාප ධාරිතාව එහි ස්කන්ධයට සමානුපාතික වන බව අපි අත්දැකීමෙන් දනිමු, එනම්

නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය

අප පෙර කොටසේ සඳහන් කළ පරිදි, නිශ්චිත තාපය මෙම විචල්‍ය දෙක අතර සමානුපාතික නියතය නියෝජනය කරයි, එබැවින් ඉහත සමානුපාතික සම්බන්ධතාවය පහත සමීකරණයේ ස්වරූපයෙන් ලිවිය හැකිය:

නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය

නිශ්චිත තාපය සඳහා ප්‍රකාශනයක් ලබා ගැනීමට අපට මෙම සමීකරණය විසඳා ගත හැක:

නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය

අනෙක් අතට, තාප ධාරිතාව යනු පද්ධතියක උෂ්ණත්වය ΔT ප්‍රමාණයකින් වැඩි කිරීමට අවශ්‍ය වන තාපය (q) අතර සමානුපාතිකයේ නියත බව සහ උෂ්ණත්වය වැඩිවීම යැයි අපි දනිමු. වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, අපි දන්නවා q = C * ΔT. ඉහත පෙන්වා ඇති තාප ධාරිතාව සමීකරණය සමඟ මෙම සමීකරණය ඒකාබද්ධ කිරීමෙන්, අපට ලැබෙන්නේ:

නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය

නිශ්චිත තාපය සොයා ගැනීම සඳහා මෙම සමීකරණය විසඳීම, අපි ඒ සඳහා දෙවන සමීකරණයක් ලබා ගනිමු:

නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය

විශේෂිත තාප ඒකක

නිශ්චිත තාපය සඳහා ලබාගත් අවසාන සමීකරණය පෙන්නුම් කරන්නේ මෙම විචල්‍යයේ ඒකක [q][m] -1 [ΔT] -1 , එනම් ස්කන්ධය සහ උෂ්ණත්ව ඒකකවලට වඩා තාප ඒකක බවයි. ඔබ වැඩ කරන ඒකක පද්ධතිය අනුව, මෙම ඒකක විය හැක්කේ:

ඒකක පද්ධතිය විශේෂිත තාප ඒකක ජාත්යන්තර පද්ධතිය J.kg -1 .K -1 එය am 2 ⋅K − 1 ⋅s − 2 ට සමාන වේ අධිරාජ්ය පද්ධතිය BTU⋅lb − 1 ⋅°F − 1 කැලරි cal.g -1 .°C -1 එය Cal.kg -1 . °C -1 ට සමාන වේ වෙනත් ඒකක kJ.kg -1 .K -1

සටහන: මෙම ඒකක භාවිතා කරන විට cal සහ Cal අතර වෙනස හඳුනා ගැනීම වැදගත් වේ.පළමුවැන්න සාමාන්‍ය කැලරි (සමහර විට කුඩා කැලරි හෝ ග්‍රෑම්-කැලරි ලෙස හැඳින්වේ), ජලය ග්‍රෑම් 1 ක උෂ්ණත්වය ඉහළ නැංවීමට අවශ්‍ය තාප ප්‍රමාණයට අනුරූප වන අතර Cal (ලොකු අකුරක් සහිත) යනු 1,000 cal ට සමාන ඒකකයකි, නැතහොත්, එයම, 1 kcal වේ. මෙම අවසාන තාප ඒකකය සෞඛ්‍ය විද්‍යාවන්හි, විශේෂයෙන් පෝෂණ ක්ෂේත්‍රයේ දිනපතා භාවිතා වේ. මෙම සන්දර්භය තුළ, එය ආහාරවල පවතින ශක්ති ප්‍රමාණය නියෝජනය කිරීමට භාවිතා කරන ඒකක සම විශිෂ්ටත්වයයි (අපි ආහාර සන්දර්භය තුළ කැලරි ගැන කතා කරන විට, අපි සෑම විටම පාහේ අදහස් කරන්නේ Cal මිස දෙහි නොවේ).

විශේෂිත තාප ගණනය කිරීමේ ගැටළු සඳහා උදාහරණ

පහත දැක්වෙන්නේ පිරිසිදු ද්‍රව්‍යයක් සඳහා නිශ්චිත තාපය ගණනය කිරීමේ ක්‍රියාවලිය සහ නිශ්චිත තාපයන් අප දන්නා පිරිසිදු ද්‍රව්‍ය මිශ්‍රණයක් සඳහා වන ක්‍රියාවලිය යන දෙකම නිදසුන් කරන විසඳන ලද ගැටළු දෙකකි.

ගැටළුව 1: පිරිසිදු ද්රව්යයක නිශ්චිත තාපය ගණනය කිරීම

ප්රකාශය: ඔබ නොදන්නා රිදී ලෝහයක නියැදියක සංයුතිය තීරණය කිරීමට අවශ්ය වේ. එය රිදී, ඇලුමිනියම් හෝ ප්ලැටිනම් විය හැකි බවට සැක කෙරේ. එය කුමක්දැයි තීරණය කිරීම සඳහා, ලෝහයේ 10.0-ග්‍රෑම් සාම්පලයක් 25.0 ° C උෂ්ණත්වයේ සිට සාමාන්‍ය ජල තාපාංකය දක්වා රත් කිරීමට අවශ්‍ය තාප ප්‍රමාණය, එනම් 100.0 ° C, අගයක් ලබා ගනී. කැලරි 41.92 කි. රිදී, ඇලුමිනියම් සහ ප්ලැටිනම් වල නිශ්චිත තාපය 0.234 kJ.kg -1 .K -1 , 0.897 kJ.kg -1 .K -1 සහ 0.129 kJ.kg -1 .K -1 බව දැන , කුමන ලෝහය තීරණය කරන්න නියැදිය සෑදී ඇත.

විසඳුමක්

ගැටලුව අසන්නේ වස්තුව සෑදූ ද්රව්ය හඳුනා ගැනීමයි. නිශ්චිත තාපය තීව්‍ර ගුණයක් බැවින්, එය එක් එක් ද්‍රව්‍යයේ ලක්ෂණයකි, එබැවින් එය හඳුනා ගැනීමට, එහි නිශ්චිත තාපය තීරණය කිරීම ප්‍රමාණවත් වන අතර පසුව එය සැක කරන ලෝහවල දන්නා අගයන් සමඟ සංසන්දනය කරන්න.

මෙම නඩුවේ නිශ්චිත තාපය තීරණය කිරීම සරල පියවර තුනකින් සිදු කරනු ලැබේ:

පියවර #1: ප්‍රකාශයෙන් සියලුම දත්ත උපුටා ගෙන අදාළ ඒකක පරිවර්තනය සිදු කරන්න

ඕනෑම ගැටලුවකදී මෙන්, අපට අවශ්‍ය වන පළමු දෙය වන්නේ අවශ්‍ය විටෙක එය අත ළඟ තබා ගැනීමට දත්ත සංවිධානය කිරීමයි. මීට අමතරව, මුල සිටම ඒකක පරිවර්තන සිදු කිරීම අපට පසුව එය අමතක වීම වළක්වන අතර පහත පියවරේදී ගණනය කිරීම් පහසු කරයි.

මෙම අවස්ථාවෙහිදී, ප්රකාශය නියැදියේ ස්කන්ධය, උනුසුම් ක්රියාවලියකින් පසු ආරම්භක සහ අවසාන උෂ්ණත්වය සහ නියැදිය රත් කිරීමට අවශ්ය තාප ප්රමාණය ලබා දෙයි. එය අපේක්ෂක ලෝහ තුනේ නිශ්චිත තාපය ද ලබා දෙයි. ඒකක සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, නිශ්චිත තාපයන් kJ.kg -1 .K .1 හි පවතින බව අපට සටහන් කළ හැක , නමුත් ස්කන්ධය, උෂ්ණත්වය සහ තාපය පිළිවෙලින් g, °C සහ cal වේ. එවිට අපි සෑම දෙයක්ම එකම පද්ධතියක පවතින පරිදි ඒකක පරිවර්තනය කළ යුතුය. නිශ්චිත තාපයේ සංයෝග ඒකක තුන් වතාවක් පරිවර්තනය කිරීමට වඩා ස්කන්ධය, උෂ්ණත්වය සහ තාපය වෙන වෙනම පරිවර්තනය කිරීම පහසුය, එබැවින් අප අනුගමනය කරන මාර්ගය එය වනු ඇත:

නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය

පියවර #2: නිශ්චිත තාපය ගණනය කිරීමට සමීකරණය භාවිතා කරන්න

දැන් අපට අවශ්ය සියලු දත්ත ඇති බැවින්, අප විසින් කළ යුත්තේ නිශ්චිත තාපය ගණනය කිරීම සඳහා සුදුසු සමීකරණය භාවිතා කිරීමයි. අප සතුව ඇති දත්ත අනුව, අපි ඉහත ඉදිරිපත් කර ඇති Ce සඳහා දෙවන සමීකරණය භාවිතා කරමු.

නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය

පියවර #3: ද්‍රව්‍ය හඳුනා ගැනීම සඳහා නියැදියේ නිශ්චිත තාපය දන්නා විශේෂිත තාප සමඟ සසඳන්න

අපගේ නියැදිය සඳහා ලබාගත් නිශ්චිත තාපය අපේක්ෂක ලෝහ තුන සමඟ සංසන්දනය කරන විට, එයට වඩාත්ම සමාන වන්නේ රිදී බව අපි නිරීක්ෂණය කරමු. මේ හේතුව නිසා, එකම අපේක්ෂකයා ලෝහ රිදී, ඇලුමිනියම් සහ ප්ලැටිනම් නම්, අපි නියැදිය රිදී වලින් සමන්විත බව නිගමනය කරමු.

ගැටළුව 2: පිරිසිදු ද්රව්ය මිශ්රණයක නිශ්චිත තාපය ගණනය කිරීම

ප්‍රකාශය: 85% තඹ, 5% සින්ක්, 5% ටින් සහ 5% ඊයම් අඩංගු මිශ්‍ර ලෝහයක සාමාන්‍ය නිශ්චිත තාපය කුමක්ද? එක් එක් ලෝහයේ නිශ්චිත තාපයන් වන්නේ, 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 .

විසඳුමක්

මෙය තරමක් වෙනස් ගැටළුවක් වන අතර එය ටිකක් වැඩි නිර්මාණශීලීත්වයක් අවශ්‍ය වේ. අපි විවිධ ද්රව්යවල මිශ්රණ ඇති විට, තාප ගුණ සහ අනෙකුත් ගුණාංග විශේෂිත සංයුතිය මත රඳා පවතින අතර, සාමාන්යයෙන්, පිරිසිදු සංරචකවල ගුණාංගවලට වඩා වෙනස් වනු ඇත.

නිශ්චිත තාපය තීව්‍ර ගුණයක් බැවින්, එය ආකලන ප්‍රමාණයක් නොවේ, එයින් අදහස් කරන්නේ මිශ්‍රණයක් සඳහා සම්පූර්ණ නිශ්චිත තාපයක් ලබා ගැනීම සඳහා අපට නිශ්චිත තාප එකතු කළ නොහැකි බවයි. කෙසේ වෙතත්, ආකලන යනු සම්පූර්ණ තාප ධාරිතාවයි, මන්ද මෙය පුළුල් දේපලකි.

මෙම හේතුව නිසා, ඉදිරිපත් කරන ලද මිශ්‍ර ලෝහයේ දී, මිශ්‍ර ලෝහයේ සම්පූර්ණ තාප ධාරිතාව තඹ, සින්ක්, ටින් සහ ඊයම් කොටස්වල තාප ධාරිතාවේ එකතුව බව අපට පැවසිය හැකිය, එනම්:

නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය

කෙසේ වෙතත්, සෑම අවස්ථාවකදීම තාප ධාරිතාව ස්කන්ධය සහ නිශ්චිත තාපය අතර නිෂ්පාදනයට අනුරූප වේ, එබැවින් මෙම සමීකරණය මෙසේ නැවත ලිවිය හැකිය:

නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය

C e al මිශ්‍ර ලෝහයේ සාමාන්‍ය නිශ්චිත තාපය නියෝජනය කරන තැන (සම්පූර්ණ නිශ්චිත තාපය පැවසීම නිවැරදි නොවන බව සලකන්න), එනම්, අප සොයා ගැනීමට බලාපොරොත්තු වන නොදන්නා දේ. මෙම දේපල තීව්‍ර බැවින්, එහි ගණනය අප සතුව ඇති නියැදි ප්‍රමාණය මත රඳා නොපවතී. මේ අනුව, අප සතුව මිශ්‍ර ලෝහ ග්‍රෑම් 100 ක් ඇති බව උපකල්පනය කළ හැකි අතර, එම අවස්ථාවේ දී එක් එක් සංරචකවල ස්කන්ධය ඔවුන්ගේ අදාළ ප්‍රතිශතයට සමාන වේ. මෙය උපකල්පනය කිරීමෙන්, සාමාන්ය නිශ්චිත තාපය ගණනය කිරීම සඳහා අවශ්ය සියලු දත්ත අපි ලබා ගනිමු.

නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය

දැන් අපි දන්නා අගයන් ආදේශ කර ගණනය කිරීම සිදු කරන්නෙමු. සරල බව සඳහා, අගයන් ආදේශ කිරීමේදී ඒකක නොසලකා හරිනු ඇත. අපට මෙය කළ හැක්කේ සියලුම ස්කන්ධ මෙන් සියලුම විශේෂිත තාප ඒකක පද්ධතියක පවතින බැවිනි. ස්කන්ධය කිලෝග්‍රෑම් බවට පරිවර්තනය කිරීම අවශ්‍ය නොවේ, මන්ද සංඛ්‍යාංකයේ ඇති ග්‍රෑම් අවසානයේ හරයේ ඇති ඒවා සමඟ අවලංගු වන බැවිනි.

නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය නිශ්චිත තාප ගණනය කිරීමේ උදාහරණය

යොමු කිරීම්

Broncesval SL. (2019, දෙසැම්බර් 20). B5 | ලෝකඩ තඹ මිශ්‍ර ලෝහ ටින් සින්ක් . ලෝකඩ. https://www.broncesval.com/bronce/b5-bronce-aleacion-de-cobre-estanio-zinc/

Chang, R. (2002). භෞතික රසායනය ( 1 වන සංස්කරණය). MCGRAW හිල් අධ්‍යාපනය.

Chang, R. (2021). රසායන විද්යාව ( 11 වන සංස්කරණය). MCGRAW හිල් අධ්‍යාපනය.

Franco G., A. (2011). ඝන 3 හි නිශ්චිත තාපයේ 3 n නිර්ණය කිරීම . පරිගණකය සමඟ භෞතික විද්යාව. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/calorimetro/calorimetro.htm

ලෝහවල විශේෂිත තාපය . (2020, ඔක්තෝබර් 29). Sciencealpha. https://sciencealpha.com/es/specific-heat-of-metals/