HometlPaano Kalkulahin ang Tiyak na Init

Paano Kalkulahin ang Tiyak na Init

Ang partikular na init (C e ) ay ang dami ng init na dapat ilapat sa isang yunit ng masa ng isang materyal upang mapataas ang temperatura nito ng isang yunit . Ito ay isang intensive thermal property ng matter, iyon ay, hindi ito nakasalalay sa lawak ng materyal o dami nito, ngunit sa komposisyon lamang nito. Sa ganitong kahulugan, ito ay isang katangian ng pag-aari na may malaking kahalagahan upang matukoy ang mga posibleng aplikasyon ng bawat materyal, at na tumutulong upang matukoy ang bahagi ng thermal na pag-uugali ng mga sangkap kapag sila ay nakipag-ugnay sa mga katawan o media na nasa iba’t ibang temperatura.

Mula sa isang tiyak na punto ng view maaari nating sabihin na ang tiyak na init ay tumutugma sa masinsinang bersyon ng kapasidad ng init (C), na tinutukoy ito bilang ang dami ng init na dapat ibigay sa isang sistema upang mapataas ang temperatura nito ng isang yunit. Maaari din itong maunawaan bilang pare-pareho ng proporsyonalidad sa pagitan ng kapasidad ng init ng isang sistema (isang katawan, isang sangkap, atbp.) at ang masa nito.

Ang halaga ng tiyak na init ng isang sangkap ay depende sa kung ang pag-init (o paglamig) ay isinasagawa sa pare-pareho ang presyon o sa pare-parehong dami. Nagbibigay ito ng dalawang tiyak na init para sa bawat sangkap, katulad ng tiyak na init sa pare-parehong presyon (C P ) at ang tiyak na init sa pare-parehong dami (C V ). Gayunpaman, ang pagkakaiba ay makikita lamang sa mga gas, kaya para sa mga likido at solido ay karaniwang pinag-uusapan lang natin ang tungkol sa dry specific heat.

tiyak na formula ng init

Alam natin mula sa karanasan na ang kapasidad ng init ng isang katawan ay proporsyonal sa masa nito, iyon ay, iyon

Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init

Tulad ng aming nabanggit sa nakaraang seksyon, ang tiyak na init ay kumakatawan sa proporsyonalidad na pare-pareho sa pagitan ng dalawang variable na ito, kaya ang itaas na proporsyonalidad na relasyon ay maaaring isulat sa anyo ng sumusunod na equation:

Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init

Maaari nating lutasin ang equation na ito upang makakuha ng expression para sa tiyak na init:

Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init

Sa kabilang banda, alam natin na ang kapasidad ng init ay ang pare-pareho ng proporsyonalidad sa pagitan ng init (q) na kinakailangan upang mapataas ang temperatura ng isang sistema ng halagang ΔT at sinabing pagtaas ng temperatura. Sa madaling salita, alam natin na q = C * ΔT. Ang pagsasama-sama ng equation na ito sa equation ng kapasidad ng init na ipinakita sa itaas, makakakuha tayo ng:

Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init

Ang paglutas ng equation na ito upang mahanap ang tiyak na init, makakakuha tayo ng pangalawang equation para dito:

Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init

Mga Partikular na Yunit ng Init

Ang huling equation na nakuha para sa tiyak na init ay nagpapakita na ang mga yunit ng variable na ito ay [q][m] -1 [ΔT] -1 , iyon ay, mga yunit ng init sa mga yunit ng masa at temperatura. Depende sa sistema ng mga yunit kung saan ka nagtatrabaho, ang mga yunit na ito ay maaaring:

Sistema ng yunit Mga partikular na yunit ng init Internasyonal na sistema J.kg -1 .K -1 na katumbas ng am 2 ⋅K − 1 ⋅s − 2 sistema ng imperyal BTU⋅lb − 1 ⋅°F − 1 mga calorie cal.g -1 .°C -1 na katumbas ng Cal.kg -1 .°C -1 iba pang mga yunit kJ.kg -1 .K -1

TANDAAN: Kapag ginagamit ang mga yunit na ito mahalaga na makilala ang pagitan ng cal at Cal. Ang una ay ang normal na calorie (minsan ay tinatawag na maliit na calorie o gram-calorie), na tumutugma sa dami ng init na kinakailangan upang itaas ang temperatura ng 1g ng tubig, habang Ang Cal (na may malaking titik) ay isang yunit na katumbas ng 1,000 cal, o, ano ang pareho, 1 kcal. Ang huling yunit ng init na ito ay ginagamit araw-araw sa mga agham ng kalusugan, lalo na sa lugar ng nutrisyon. Sa kontekstong ito, ito ang unit par excellence na ginamit upang kumatawan sa dami ng enerhiya na naroroon sa pagkain (kapag pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga calorie sa konteksto ng pagkain, halos palaging Cal ang tinutukoy natin at hindi apog).

Mga Halimbawa ng Mga Espesyal na Problema sa Pagkalkula ng init

Nasa ibaba ang dalawang nalutas na problema na nagpapakita ng parehong proseso ng pagkalkula ng tiyak na init para sa isang purong sangkap at para sa pinaghalong purong sangkap kung saan alam natin ang mga tiyak na init.

Problema 1: Pagkalkula ng tiyak na init ng isang purong sangkap

Pahayag: Gusto mong tukuyin ang komposisyon ng isang sample ng hindi kilalang metal na pilak. Ito ay pinaghihinalaang maaaring ito ay pilak, aluminyo o platinum. Upang matukoy kung ano ito, sinusukat ang dami ng init na kinakailangan upang magpainit ng 10.0-g sample ng metal mula sa temperatura na 25.0°C hanggang sa normal na kumukulo na punto ng tubig, iyon ay, 100.0°C. pagkuha ng halaga ng 41.92 cal. Alam na ang mga tiyak na init ng pilak, aluminyo at platinum ay 0.234 kJ.kg -1 .K -1 , 0.897 kJ.kg -1 .K -1 at 0.129 kJ.kg -1 .K -1 , ayon sa pagkakabanggit, Tukuyin kung anong metal ang sample ay gawa sa.

Solusyon

Ang hinihingi ng problema ay ang tukuyin ang materyal kung saan ginawa ang bagay. Dahil ang tiyak na init ay isang masinsinang pag-aari, ito ay katangian ng bawat materyal, kaya upang makilala ito, sapat na upang matukoy ang tiyak na init nito at pagkatapos ay ihambing ito sa mga kilalang halaga ng pinaghihinalaang mga metal.

Ang pagpapasiya ng tiyak na init sa kasong ito ay isinasagawa sa pamamagitan ng tatlong simpleng hakbang:

Hakbang #1: I-extract ang lahat ng data mula sa statement at isagawa ang mga nauugnay na pagbabago sa unit

Tulad ng anumang problema, ang unang bagay na kailangan namin ay ayusin ang data upang magkaroon nito kapag kinakailangan. Bilang karagdagan, ang pagsasakatuparan ng mga pagbabagong-anyo ng yunit mula sa simula ay pipigil sa amin na makalimutan ito sa ibang pagkakataon at gagawing mas madali ang mga kalkulasyon sa mga sumusunod na hakbang.

Sa kasong ito, ibinibigay ng pahayag ang masa ng sample, ang mga paunang at panghuling temperatura pagkatapos ng proseso ng pag-init, at ang dami ng init na kinakailangan upang mapainit ang sample. Nagbibigay din ito ng mga tiyak na init ng tatlong kandidatong metal. Sa mga tuntunin ng mga yunit, maaari nating tandaan na ang mga tiyak na init ay nasa kJ.kg -1 .K .1 , ngunit ang masa, temperatura, at init ay nasa g, °C, at cal, ayon sa pagkakabanggit. Dapat nating baguhin ang mga yunit upang ang lahat ay nasa parehong sistema. Mas madaling ibahin ang anyo ng masa, temperatura at init nang hiwalay kaysa baguhin ang mga compound unit ng tiyak na init ng tatlong beses, upang iyon ang magiging landas na ating susundin:

Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init

Hakbang #2: Gamitin ang equation upang kalkulahin ang tiyak na init

Ngayon na mayroon na tayong lahat ng data na kailangan natin, ang kailangan lang nating gawin ay gamitin ang naaangkop na equation upang makalkula ang tiyak na init. Dahil sa data na mayroon kami, gagamitin namin ang pangalawang equation para sa Ce na ipinakita sa itaas.

Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init

Hakbang #3: Ihambing ang tiyak na init ng sample sa mga kilalang tiyak na init upang matukoy ang materyal

Kapag inihambing ang tiyak na init na nakuha para sa aming sample sa tatlong kandidatong metal, napapansin namin na ang isa na pinaka-kamukha nito ay pilak. Para sa kadahilanang ito, kung ang tanging mga kandidato ay ang mga metal na pilak, aluminyo, at platinum, napagpasyahan namin na ang sample ay binubuo ng pilak.

Problema 2: Pagkalkula ng tiyak na init ng pinaghalong mga purong sangkap

Pahayag: Ano ang magiging average na tiyak na init ng isang haluang metal na naglalaman ng 85% tanso, 5% sink, 5% lata, at 5% na tingga? Ang mga tiyak na init ng bawat metal ay, 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 .

Solusyon

Ito ay isang bahagyang naiibang problema na nangangailangan ng kaunti pang pagkamalikhain. Kapag mayroon kaming mga pinaghalong iba’t ibang mga materyales, ang mga katangian ng thermal at iba pang mga katangian ay depende sa partikular na komposisyon at, sa pangkalahatan, ay magiging iba sa mga katangian ng mga purong sangkap.

Dahil ang tiyak na init ay isang masinsinang pag-aari, hindi ito isang additive na dami, na nangangahulugang hindi natin maidaragdag ang mga tiyak na init upang makakuha ng kabuuang tiyak na init para sa isang timpla. Gayunpaman, kung ano ang additive ay ang kabuuang kapasidad ng init, dahil ito ay isang malawak na pag-aari.

Para sa kadahilanang ito maaari nating sabihin na, sa kaso ng ipinakita na haluang metal, ang kabuuang kapasidad ng init ng haluang metal ay ang kabuuan ng mga kapasidad ng init ng mga bahagi ng tanso, sink, lata at tingga, iyon ay:

Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init

Gayunpaman, sa bawat kaso ang kapasidad ng init ay tumutugma sa produkto sa pagitan ng masa at ng tiyak na init, kaya ang equation na ito ay maaaring muling isulat bilang:

Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init

Kung saan ang C e al ay kumakatawan sa average na tiyak na init ng haluang metal (tandaan na hindi tama na sabihin ang kabuuang tiyak na init), iyon ay, ang hindi alam na nais nating hanapin. Dahil masinsinan ang property na ito, hindi magdedepende ang kalkulasyon nito sa dami ng sample na mayroon kami. Dahil dito, maaari nating ipagpalagay na mayroon tayong 100 g ng haluang metal, kung saan ang mga masa ng bawat isa sa mga bahagi ay magiging katumbas ng kani-kanilang mga porsyento. Sa pag-aakalang ito, nakukuha namin ang lahat ng data na kailangan para sa pagkalkula ng average na tiyak na init.

Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init

Ngayon pinapalitan namin ang mga kilalang halaga at isinasagawa ang pagkalkula. Para sa pagiging simple, ang mga unit ay hindi papansinin kapag pinapalitan ang mga halaga. Magagawa lang natin ito dahil ang lahat ng partikular na init ay nasa parehong sistema ng mga yunit, gayundin ang lahat ng masa. Hindi kinakailangan na i-convert ang mga masa sa kilo, dahil ang mga gramo sa numerator ay tuluyang magkansela kasama ng mga nasa denominator.

Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init Halimbawa ng tiyak na pagkalkula ng init

Mga sanggunian

Broncesval SL. (2019, Disyembre 20). B5 | Tansong Tanso Alloy Tin Sin . bronzeval. https://www.broncesval.com/bronce/b5-bronce-aleacion-de-cobre-estanio-zinc/

Chang, R. (2002). Physical Chemistry ( 1st ed.). MCGRAW HILL EDUCATION.

Chang, R. (2021). Chemistry ( ika- 11 ed.). MCGRAW HILL EDUCATION.

Franco G., A. (2011). Pagpapasiya 3 n ng tiyak na init ng isang solid 3 . Physics na may computer. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/calorimetro/calorimetro.htm

Tiyak na init ng mga metal . (2020, Oktubre 29). sciencealpha. https://sciencealpha.com/es/specific-heat-of-metals/