Hometeనిర్దిష్ట వేడిని ఎలా లెక్కించాలి

నిర్దిష్ట వేడిని ఎలా లెక్కించాలి

నిర్దిష్ట ఉష్ణం (C e ) అనేది ఒక పదార్థం యొక్క యూనిట్ ద్రవ్యరాశికి దాని ఉష్ణోగ్రతను ఒక యూనిట్ పెంచడానికి తప్పనిసరిగా వర్తించాల్సిన వేడి మొత్తం . ఇది పదార్థం యొక్క ఇంటెన్సివ్ థర్మల్ ప్రాపర్టీ, అంటే, ఇది పదార్థం యొక్క పరిధి లేదా దాని పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉండదు, కానీ దాని కూర్పుపై మాత్రమే. ఈ కోణంలో, ఇది ప్రతి పదార్ధం యొక్క సాధ్యమైన అనువర్తనాలను గుర్తించడానికి చాలా ప్రాముఖ్యతనిచ్చే ఒక లక్షణ లక్షణం, మరియు వివిధ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఉన్న శరీరాలు లేదా మీడియాతో సంబంధంలోకి వచ్చినప్పుడు పదార్థాల యొక్క ఉష్ణ ప్రవర్తనలో కొంత భాగాన్ని గుర్తించడంలో సహాయపడుతుంది.

ఒక నిర్దిష్ట దృక్కోణం నుండి, నిర్దిష్ట వేడి అనేది హీట్ కెపాసిటీ (సి) యొక్క ఇంటెన్సివ్ వెర్షన్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుందని మేము చెప్పగలం, ఇది ఒక యూనిట్ ద్వారా దాని ఉష్ణోగ్రతను పెంచడానికి సిస్టమ్‌కు సరఫరా చేయవలసిన వేడి మొత్తంగా నిర్వచిస్తుంది. ఇది వ్యవస్థ యొక్క ఉష్ణ సామర్థ్యం (శరీరం, ఒక పదార్ధం మొదలైనవి) మరియు దాని ద్రవ్యరాశి మధ్య అనుపాతం యొక్క స్థిరాంకం అని కూడా అర్థం చేసుకోవచ్చు.

ఒక పదార్ధం యొక్క నిర్దిష్ట వేడి యొక్క విలువ తాపన (లేదా శీతలీకరణ) స్థిరమైన పీడనం వద్ద లేదా స్థిరమైన వాల్యూమ్ వద్ద నిర్వహించబడుతుందా అనే దానిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇది ప్రతి పదార్ధానికి రెండు నిర్దిష్ట ఉష్ణాలను కలిగిస్తుంది, అవి స్థిరమైన పీడనం (C P ) వద్ద నిర్దిష్ట వేడి మరియు స్థిరమైన వాల్యూమ్ వద్ద నిర్దిష్ట ఉష్ణం (C V ). అయినప్పటికీ, వ్యత్యాసం వాయువులలో మాత్రమే చూడవచ్చు, కాబట్టి ద్రవాలు మరియు ఘనపదార్థాల కోసం మేము సాధారణంగా పొడి నిర్దిష్ట వేడి గురించి మాట్లాడుతాము.

నిర్దిష్ట ఉష్ణ సూత్రం

శరీరం యొక్క ఉష్ణ సామర్థ్యం దాని ద్రవ్యరాశికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందని మనకు అనుభవం నుండి తెలుసు, అంటే

నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ

మేము మునుపటి విభాగంలో పేర్కొన్నట్లుగా, నిర్దిష్ట ఉష్ణం ఈ రెండు వేరియబుల్స్ మధ్య అనుపాత స్థిరాంకాన్ని సూచిస్తుంది, కాబట్టి పై అనుపాత సంబంధాన్ని క్రింది సమీకరణం రూపంలో వ్రాయవచ్చు:

నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ

నిర్దిష్ట వేడి కోసం వ్యక్తీకరణను పొందడానికి మేము ఈ సమీకరణాన్ని పరిష్కరించగలము:

నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ

మరోవైపు, హీట్ కెపాసిటీ అనేది హీట్ (q) మధ్య అనుపాతంలో ఉండే స్థిరాంకం అని మనకు తెలుసు, ఇది సిస్టమ్ యొక్క ఉష్ణోగ్రతను మొత్తం ΔT ద్వారా పెంచడానికి మరియు ఉష్ణోగ్రతలో పెరుగుదల అని చెప్పడానికి అవసరం. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, q = C * ΔT అని మనకు తెలుసు. ఈ సమీకరణాన్ని పైన చూపిన ఉష్ణ సామర్థ్య సమీకరణంతో కలిపి, మనకు లభిస్తుంది:

నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ

నిర్దిష్ట ఉష్ణాన్ని కనుగొనడానికి ఈ సమీకరణాన్ని పరిష్కరిస్తూ, మేము దాని కోసం రెండవ సమీకరణాన్ని పొందుతాము:

నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ

నిర్దిష్ట ఉష్ణ యూనిట్లు

నిర్దిష్ట ఉష్ణం కోసం పొందిన చివరి సమీకరణం ఈ వేరియబుల్ యొక్క యూనిట్లు [q][m] -1 [ΔT] -1 అని చూపిస్తుంది , అనగా ద్రవ్యరాశి మరియు ఉష్ణోగ్రత యూనిట్లపై ఉష్ణ యూనిట్లు. మీరు పని చేస్తున్న యూనిట్ల వ్యవస్థపై ఆధారపడి, ఈ యూనిట్లు ఇలా ఉండవచ్చు:

యూనిట్ వ్యవస్థ నిర్దిష్ట ఉష్ణ యూనిట్లు అంతర్జాతీయ వ్యవస్థ J.kg -1 .K -1 ఇది am 2 ⋅K − 1 ⋅s − 2 కి సమానం సామ్రాజ్య వ్యవస్థ BTU⋅lb − 1 ⋅°F − 1 కేలరీలు cal.g -1 .°C -1 ఇది Cal.kg -1 . °C -1 కి సమానం ఇతర యూనిట్లు kJ.kg -1 .K -1

గమనిక: ఈ యూనిట్లను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు cal మరియు Cal మధ్య తేడాను గుర్తించడం ముఖ్యం. మొదటిది సాధారణ క్యాలరీ (కొన్నిసార్లు చిన్న క్యాలరీ లేదా గ్రామ్ క్యాలరీ అని పిలుస్తారు), ఇది 1g నీటి ఉష్ణోగ్రతను పెంచడానికి అవసరమైన వేడి పరిమాణానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. కాల్ (పెద్ద అక్షరంతో) అనేది 1,000 క్యాలరీలకు సమానమైన యూనిట్, లేదా, అదే అంటే 1 కిలో కేలరీలు. వేడి యొక్క ఈ చివరి యూనిట్ ప్రతిరోజూ ఆరోగ్య శాస్త్రాలలో, ముఖ్యంగా పోషకాహార రంగంలో ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ సందర్భంలో, ఇది ఆహారంలో ఉన్న శక్తి మొత్తాన్ని సూచించడానికి ఉపయోగించే యూనిట్ పార్ ఎక్సలెన్స్ (మేము ఆహారం సందర్భంలో కేలరీల గురించి మాట్లాడేటప్పుడు, మేము దాదాపు ఎల్లప్పుడూ కాల్ అని అర్థం మరియు సున్నం కాదు).

నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన సమస్యల ఉదాహరణలు

ఒక స్వచ్ఛమైన పదార్ధం కోసం నిర్దిష్ట ఉష్ణాన్ని లెక్కించే ప్రక్రియ మరియు నిర్దిష్ట వేడిని మనకు తెలిసిన స్వచ్ఛమైన పదార్ధాల మిశ్రమం కోసం రెండింటినీ ఉదాహరణగా చూపే రెండు పరిష్కరించబడిన సమస్యలు క్రింద ఉన్నాయి.

సమస్య 1: స్వచ్ఛమైన పదార్ధం యొక్క నిర్దిష్ట వేడిని లెక్కించడం

ప్రకటన: మీరు తెలియని వెండి లోహం యొక్క నమూనా యొక్క కూర్పును గుర్తించాలనుకుంటున్నారు. ఇది వెండి, అల్యూమినియం లేదా ప్లాటినం కావచ్చునని అనుమానిస్తున్నారు. అది ఏమిటో గుర్తించడానికి, 25.0°C ఉష్ణోగ్రత నుండి 10.0-g లోహ నమూనాను వేడి చేయడానికి అవసరమైన వేడి మొత్తం, అంటే 100.0°C, అంటే 100.0°C, ఉష్ణోగ్రత కొలుస్తారు. 41.92 క్యాలరీ. వెండి, అల్యూమినియం మరియు ప్లాటినం యొక్క నిర్దిష్ట హీట్‌లు వరుసగా 0.234 kJ.kg -1 .K -1 , 0.897 kJ.kg -1 .K -1 మరియు 0.129 kJ.kg -1 .K -1 అని తెలుసుకోవడం, ఏ లోహాన్ని నిర్ణయించండి నమూనా తయారు చేయబడింది.

పరిష్కారం

సమస్య ఏంటంటే, ఆ వస్తువు తయారు చేయబడిన పదార్థాన్ని గుర్తించడం. నిర్దిష్ట వేడి అనేది ఒక ఇంటెన్సివ్ ప్రాపర్టీ కాబట్టి, ఇది ప్రతి పదార్థం యొక్క లక్షణం, కాబట్టి దానిని గుర్తించడానికి, దాని నిర్దిష్ట వేడిని గుర్తించి, అనుమానిత లోహాల తెలిసిన విలువలతో పోల్చడం సరిపోతుంది.

ఈ సందర్భంలో నిర్దిష్ట వేడిని నిర్ణయించడం మూడు సాధారణ దశల ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది:

దశ #1: స్టేట్‌మెంట్ నుండి మొత్తం డేటాను సంగ్రహించి, సంబంధిత యూనిట్ పరివర్తనలను నిర్వహించండి

ఏదైనా సమస్యలో వలె, మనకు అవసరమైన మొదటి విషయం ఏమిటంటే, అవసరమైనప్పుడు అది చేతిలో ఉండేలా డేటాను నిర్వహించడం. అదనంగా, యూనిట్ పరివర్తనలను మొదటి నుండి నిర్వహించడం వలన మనం దానిని తరువాత మరచిపోకుండా నిరోధించవచ్చు మరియు కింది దశల్లో గణనలను కూడా సులభతరం చేస్తుంది.

ఈ సందర్భంలో, ప్రకటన నమూనా యొక్క ద్రవ్యరాశిని, తాపన ప్రక్రియ తర్వాత ప్రారంభ మరియు చివరి ఉష్ణోగ్రతలను మరియు నమూనాను వేడి చేయడానికి అవసరమైన వేడిని ఇస్తుంది. ఇది మూడు అభ్యర్థి లోహాల నిర్దిష్ట హీట్‌లను కూడా ఇస్తుంది. యూనిట్ల పరంగా, నిర్దిష్ట హీట్‌లు kJ.kg -1 .K .1 లో ఉన్నాయని మనం గమనించవచ్చు , అయితే ద్రవ్యరాశి, ఉష్ణోగ్రతలు మరియు వేడి వరుసగా g, °C మరియు calలో ఉంటాయి. మనం యూనిట్లను మార్చాలి, తద్వారా ప్రతిదీ ఒకే సిస్టమ్‌లో ఉంటుంది. నిర్దిష్ట వేడి యొక్క సమ్మేళన యూనిట్లను మూడు సార్లు మార్చడం కంటే ద్రవ్యరాశి, ఉష్ణోగ్రత మరియు వేడిని విడిగా మార్చడం సులభం, కాబట్టి మనం అనుసరించే మార్గం ఇది:

నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ

దశ #2: నిర్దిష్ట వేడిని లెక్కించడానికి సమీకరణాన్ని ఉపయోగించండి

ఇప్పుడు మనకు అవసరమైన మొత్తం డేటా ఉంది, నిర్దిష్ట వేడిని లెక్కించడానికి తగిన సమీకరణాన్ని ఉపయోగించడం మాత్రమే మనం చేయాల్సి ఉంటుంది. మా వద్ద ఉన్న డేటాను బట్టి, పైన అందించిన Ce కోసం రెండవ సమీకరణాన్ని ఉపయోగిస్తాము.

నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ

దశ #3: పదార్థాన్ని గుర్తించడానికి నమూనా యొక్క నిర్దిష్ట వేడిని తెలిసిన నిర్దిష్ట హీట్‌లతో పోల్చండి

మా నమూనా కోసం పొందిన నిర్దిష్ట వేడిని మూడు అభ్యర్థి లోహాలతో పోల్చినప్పుడు, దానిని ఎక్కువగా పోలి ఉండేది వెండి అని మేము గమనించాము. ఈ కారణంగా, వెండి, అల్యూమినియం మరియు ప్లాటినం లోహాలు మాత్రమే అభ్యర్థులు అయితే, నమూనా వెండితో రూపొందించబడిందని మేము నిర్ధారించాము.

సమస్య 2: స్వచ్ఛమైన పదార్ధాల మిశ్రమం యొక్క నిర్దిష్ట వేడిని లెక్కించడం

ప్రకటన: 85% రాగి, 5% జింక్, 5% టిన్ మరియు 5% సీసం కలిగి ఉండే మిశ్రమం యొక్క సగటు నిర్దిష్ట వేడి ఎంత? ప్రతి మెటల్ యొక్క నిర్దిష్ట హీట్‌లు, 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 .

పరిష్కారం

ఇది కొంచెం భిన్నమైన సమస్య, దీనికి కొంచెం ఎక్కువ సృజనాత్మకత అవసరం. మేము వేర్వేరు పదార్థాల మిశ్రమాలను కలిగి ఉన్నప్పుడు, ఉష్ణ లక్షణాలు మరియు ఇతర లక్షణాలు నిర్దిష్ట కూర్పుపై ఆధారపడి ఉంటాయి మరియు సాధారణంగా, స్వచ్ఛమైన భాగాల లక్షణాల నుండి భిన్నంగా ఉంటాయి.

నిర్దిష్ట వేడి అనేది ఇంటెన్సివ్ ప్రాపర్టీ కాబట్టి, ఇది సంకలిత పరిమాణం కాదు, అంటే మిశ్రమం కోసం మొత్తం నిర్దిష్ట వేడిని పొందడానికి మేము నిర్దిష్ట హీట్‌లను జోడించలేము. అయినప్పటికీ, సంకలితం అంటే మొత్తం ఉష్ణ సామర్థ్యం, ​​ఎందుకంటే ఇది విస్తృతమైన ఆస్తి.

ఈ కారణంగా, సమర్పించబడిన మిశ్రమం విషయంలో, మిశ్రమం యొక్క మొత్తం ఉష్ణ సామర్థ్యం రాగి, జింక్, టిన్ మరియు సీసం భాగాల యొక్క ఉష్ణ సామర్థ్యాల మొత్తంగా ఉంటుంది, అంటే:

నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ

అయితే, ప్రతి సందర్భంలోనూ ఉష్ణ సామర్థ్యం ద్రవ్యరాశి మరియు నిర్దిష్ట ఉష్ణం మధ్య ఉత్పత్తికి అనుగుణంగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఈ సమీకరణాన్ని ఇలా తిరిగి వ్రాయవచ్చు:

నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ

C e al అనేది మిశ్రమం యొక్క సగటు నిర్దిష్ట వేడిని సూచిస్తుంది (మొత్తం నిర్దిష్ట వేడిని చెప్పడం సరైనది కాదని గమనించండి), అంటే, మనం కనుగొనాలనుకుంటున్నది తెలియనిది. ఈ ప్రాపర్టీ ఇంటెన్సివ్‌గా ఉన్నందున, దాని గణన మన వద్ద ఉన్న నమూనా పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉండదు. దీని దృష్ట్యా, మనకు 100 గ్రా మిశ్రమం ఉందని భావించవచ్చు, ఈ సందర్భంలో ప్రతి భాగాల ద్రవ్యరాశి వాటి సంబంధిత శాతాలకు సమానంగా ఉంటుంది. దీనిని ఊహిస్తూ, సగటు నిర్దిష్ట వేడిని లెక్కించడానికి అవసరమైన మొత్తం డేటాను మేము పొందుతాము.

నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ

ఇప్పుడు మేము తెలిసిన విలువలను ప్రత్యామ్నాయం చేస్తాము మరియు గణనను నిర్వహిస్తాము. సరళత కోసం, విలువలను ప్రత్యామ్నాయం చేసేటప్పుడు యూనిట్లు విస్మరించబడతాయి. అన్ని నిర్దిష్ట హీట్‌లు అన్ని మాస్‌ల వలె ఒకే యూనిట్ల వ్యవస్థలో ఉన్నందున మేము దీన్ని మాత్రమే చేయగలము. ద్రవ్యరాశిని కిలోగ్రాములకి మార్చడం అవసరం లేదు, ఎందుకంటే న్యూమరేటర్‌లోని గ్రాములు చివరికి హారంలో ఉన్న వాటితో రద్దు చేయబడతాయి.

నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ నిర్దిష్ట ఉష్ణ గణన యొక్క ఉదాహరణ

ప్రస్తావనలు

బ్రోన్సెస్వాల్ SL. (2019, డిసెంబర్ 20). B5 | కాంస్య రాగి మిశ్రమం టిన్ జింక్ . కాంస్యం. https://www.broncesval.com/bronce/b5-bronce-aleacion-de-cobre-estanio-zinc/

చాంగ్, R. (2002). ఫిజికల్ కెమిస్ట్రీ ( 1వ ఎడిషన్). MCGRAW హిల్ ఎడ్యుకేషన్.

చాంగ్, ఆర్. (2021). కెమిస్ట్రీ ( 11వ ఎడిషన్). MCGRAW హిల్ ఎడ్యుకేషన్.

ఫ్రాంకో G., A. (2011). ఘన 3 యొక్క నిర్దిష్ట వేడి యొక్క 3 n నిర్ధారణ . కంప్యూటర్‌తో భౌతికశాస్త్రం. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/calorimetro/calorimetro.htm

లోహాల నిర్దిష్ట వేడి . (2020, అక్టోబర్ 29). సైన్స్సాల్ఫా. https://sciencealpha.com/es/specific-heat-of-metals/