HomeuzMaxsus issiqlikni qanday hisoblash mumkin

Maxsus issiqlikni qanday hisoblash mumkin

Maxsus issiqlik (C e ) – bu materialning haroratini bir birlikka oshirish uchun uning massa birligiga qo’llanilishi kerak bo’lgan issiqlik miqdori . Bu moddaning intensiv issiqlik xususiyatidir, ya’ni u materialning hajmiga yoki uning miqdoriga bog’liq emas, balki faqat uning tarkibiga bog’liq. Shu ma’noda, har bir materialning mumkin bo’lgan qo’llanilishini aniqlash katta ahamiyatga ega bo’lgan xarakterli xususiyat bo’lib, ular turli haroratlarda bo’lgan jismlar yoki muhitlar bilan aloqa qilganda moddalarning issiqlik harakatining bir qismini aniqlashga yordam beradi.

Muayyan nuqtai nazardan aytishimiz mumkinki, o’ziga xos issiqlik issiqlik sig’imi (C) ning intensiv versiyasiga to’g’ri keladi va uni tizimning haroratini bir birlikka oshirish uchun unga berilishi kerak bo’lgan issiqlik miqdori sifatida belgilaydi. Uni tizim (tana, modda va boshqalar)ning issiqlik sig’imi va uning massasi o’rtasidagi mutanosiblik doimiysi sifatida ham tushunish mumkin.

Moddaning solishtirma issiqligining qiymati isitish (yoki sovutish) doimiy bosimda yoki doimiy hajmda amalga oshirilishiga bog’liq. Bu har bir modda uchun ikkita o’ziga xos issiqlik hosil qiladi, ya’ni doimiy bosimdagi o’ziga xos issiqlik (C P ) va doimiy hajmdagi o’ziga xos issiqlik (C V ). Biroq, farqni faqat gazlarda ko’rish mumkin, shuning uchun suyuqliklar va qattiq moddalar uchun biz odatda quruq o’ziga xos issiqlik haqida gapiramiz.

Maxsus issiqlik formulasi

Tajribadan bilamizki, tananing issiqlik sig’imi uning massasiga mutanosib, ya’ni

Maxsus issiqlikni hisoblash misoli

Oldingi bo’limda aytib o’tganimizdek, o’ziga xos issiqlik bu ikki o’zgaruvchi o’rtasidagi mutanosiblik konstantasini ifodalaydi, shuning uchun yuqoridagi mutanosiblik munosabatlarini quyidagi tenglama shaklida yozish mumkin:

Maxsus issiqlikni hisoblash misoli

Maxsus issiqlik uchun ifodani olish uchun ushbu tenglamani yechishimiz mumkin:

Maxsus issiqlikni hisoblash misoli

Boshqa tomondan, biz bilamizki, issiqlik sig’imi – bu tizimning haroratini DT miqdoriga oshirish uchun zarur bo’lgan issiqlik (q) va haroratning ko’tarilishi o’rtasidagi proportsionallik doimiysi. Boshqacha qilib aytganda, biz q = C * DT ekanligini bilamiz. Ushbu tenglamani yuqorida ko’rsatilgan issiqlik sig’imi tenglamasi bilan birlashtirib, biz quyidagilarni olamiz:

Maxsus issiqlikni hisoblash misoli

O’ziga xos issiqlikni topish uchun ushbu tenglamani yechib, uning uchun ikkinchi tenglamani olamiz:

Maxsus issiqlikni hisoblash misoli

Maxsus issiqlik birliklari

Xususiy issiqlik uchun olingan oxirgi tenglama shuni ko’rsatadiki, bu o’zgaruvchining birliklari [q][m] -1 [DT] -1 , ya’ni massa va harorat birliklari bo’yicha issiqlik birliklari. Siz ishlayotgan birliklar tizimiga qarab, bu birliklar quyidagilar bo’lishi mumkin:

Birlik tizimi Maxsus issiqlik birliklari Xalqaro tizim J.kg -1 .K -1 am 2 ⋅K − 1 ⋅s − 2 ga ekvivalent. imperiya tizimi BTU⋅lb − 1 ⋅°F − 1 kaloriya kal.g -1 .°C -1 , bu Cal.kg -1 .°C -1 ga ekvivalent . boshqa birliklar kJ.kg -1 .K -1

DIQQAT: Bu birliklardan foydalanganda kal va kalni farqlash kerak.Birinchisi, 1 g suv haroratini ko’tarish uchun zarur bo’lgan issiqlik miqdoriga to’g’ri keladigan oddiy kaloriya (ba’zan kichik kaloriya yoki gramm-kaloriya deb ataladi) Kal (katta harf bilan) – 1000 kal yoki 1 kkalga teng bo’lgan birlik. Bu issiqlikning oxirgi birligi har kuni sog’liqni saqlash fanlarida, ayniqsa ovqatlanish sohasida qo’llaniladi. Shu nuqtai nazardan, bu oziq-ovqat tarkibidagi energiya miqdorini ifodalash uchun ishlatiladigan mukammal birlikdir (biz oziq-ovqat kontekstida kaloriyalar haqida gapirganda, biz deyarli har doim ohak emas, balki Kalni nazarda tutamiz).

Maxsus issiqlikni hisoblash masalalariga misollar

Quyida sof moddaning solishtirma issiqlikni hisoblash jarayonini ham, biz maxsus issiqliklarni biladigan sof moddalar aralashmasini ham misol qilib keltiruvchi ikkita hal qilingan masala keltirilgan.

1-masala: Sof moddaning solishtirma issiqligini hisoblash

Bayonot: Siz noma’lum kumush metall namunasining tarkibini aniqlamoqchisiz. U kumush, alyuminiy yoki platina bo’lishi mumkinligi gumon qilinmoqda. Bu nima ekanligini aniqlash uchun 10,0 g metall namunasini 25,0 ° C haroratdan suvning normal qaynash nuqtasiga, ya’ni 100,0 ° S ga qizdirish uchun zarur bo’lgan issiqlik miqdori o’lchanadi. 41,92 kal. Kumush, alyuminiy va platinaning solishtirma issiqliklari mos ravishda 0,234 kJ.kg -1 .K -1 , 0,897 kJ.kg -1 .K -1 va 0,129 kJ.kg -1 .K -1 ekanligini bilib, qanday metallni aniqlang. namunadan tayyorlangan.

Yechim

Muammo so’ragan narsa ob’ekt qaysi materialdan tayyorlanganligini aniqlashdir. Maxsus issiqlik intensiv xususiyat bo’lganligi sababli, u har bir materialga xosdir, shuning uchun uni aniqlash uchun uning o’ziga xos issiqligini aniqlash va keyin uni shubhali metallarning ma’lum qiymatlari bilan solishtirish kifoya.

Bu holda o’ziga xos issiqlikni aniqlash uchta oddiy qadam yordamida amalga oshiriladi:

1-qadam: bayonotdan barcha ma’lumotlarni chiqarib oling va tegishli birlik o’zgarishlarini bajaring

Har qanday muammoda bo’lgani kabi, bizga kerak bo’lgan birinchi narsa, kerak bo’lganda uni qo’lda bo’lishi uchun ma’lumotlarni tartibga solishdir. Bunga qo’shimcha ravishda, birlik o’zgarishlarini boshidan amalga oshirish bizni keyinchalik uni unutib qo’yishdan saqlaydi va keyingi bosqichlarda hisob-kitoblarni ham osonlashtiradi.

Bunday holda, bayonot namunaning massasini, isitish jarayonidan keyingi dastlabki va oxirgi haroratni va namunani isitish uchun zarur bo’lgan issiqlik miqdorini beradi. Shuningdek, u uchta nomzod metallarning o’ziga xos issiqliklarini beradi. Birliklar nuqtai nazaridan, solishtirma issiqliklar kJ.kg -1 .K .1 ga teng ekanligini ta’kidlashimiz mumkin , ammo massa, harorat va issiqlik mos ravishda g, ° C va kal. Keyin birliklarni hamma narsa bir xil tizimda bo’lishi uchun aylantirishimiz kerak. O’ziga xos issiqlikning birikma birliklarini uch marta o’zgartirgandan ko’ra, massa, harorat va issiqlikni alohida o’zgartirish osonroqdir, shuning uchun biz quyidagi yo’lni bosib o’tamiz:

Maxsus issiqlikni hisoblash misoli Maxsus issiqlikni hisoblash misoli Maxsus issiqlikni hisoblash misoli Maxsus issiqlikni hisoblash misoli

2-qadam: Maxsus issiqlikni hisoblash uchun tenglamadan foydalaning

Endi bizda barcha kerakli ma’lumotlar mavjud bo’lsa, biz faqat issiqlikni hisoblash uchun tegishli tenglamadan foydalanishimiz kerak. Bizda mavjud bo’lgan ma’lumotlarni hisobga olgan holda, biz yuqorida keltirilgan Ce uchun ikkinchi tenglamadan foydalanamiz.

Maxsus issiqlikni hisoblash misoli Maxsus issiqlikni hisoblash misoli

3-qadam: Materialni aniqlash uchun namunaning o’ziga xos issiqligini ma’lum o’ziga xos issiqlik bilan solishtiring

Bizning namunamiz uchun olingan o’ziga xos issiqlikni uchta nomzod metallar bilan solishtirganda, biz unga eng o’xshashi kumush ekanligini ko’ramiz. Shu sababli, agar yagona nomzod kumush, alyuminiy va platina metallari bo’lsa, biz namuna kumushdan iborat degan xulosaga kelamiz.

2-masala: Sof moddalar aralashmasining solishtirma issiqligini hisoblash

Bayonot: 85% mis, 5% rux, 5% qalay va 5% qoʻrgʻoshin boʻlgan qotishmaning oʻrtacha solishtirma issiqligi qancha boʻladi? Har bir metallning solishtirma issiqliklari, 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 .

Yechim

Bu biroz ko’proq ijodkorlikni talab qiladigan biroz boshqacha muammo. Bizda turli xil materiallarning aralashmalari mavjud bo’lsa, termal xususiyatlar va boshqa xususiyatlar muayyan tarkibga bog’liq bo’ladi va umuman olganda, sof komponentlarning xususiyatlaridan farq qiladi.

Maxsus issiqlik intensiv xususiyat bo’lganligi sababli, u qo’shimcha miqdor emas, ya’ni aralashma uchun umumiy o’ziga xos issiqlikni olish uchun biz maxsus issiqliklarni qo’sha olmaymiz. Biroq, qo’shimchalar umumiy issiqlik sig’imidir, chunki bu keng xususiyatdir.

Shu sababli aytishimiz mumkinki, taqdim etilgan qotishma holatida qotishmaning umumiy issiqlik sig’imi mis, rux, qalay va qo’rg’oshin qismlarining issiqlik sig’imlarining yig’indisiga teng bo’ladi, ya’ni:

Maxsus issiqlikni hisoblash misoli

Biroq, har bir holatda issiqlik sig’imi massa va o’ziga xos issiqlik o’rtasidagi mahsulotga mos keladi, shuning uchun bu tenglamani quyidagicha qayta yozish mumkin:

Maxsus issiqlikni hisoblash misoli

Bu erda C e al qotishmaning o’rtacha solishtirma issiqligini ifodalaydi (esda tutingki, umumiy o’ziga xos issiqlikni aytish to’g’ri emas), ya’ni biz topmoqchi bo’lgan noma’lum. Bu xususiyat intensiv bo’lgani uchun uni hisoblash bizda mavjud bo’lgan namuna miqdoriga bog’liq bo’lmaydi. Buni hisobga olib, bizda 100 g qotishma bor deb taxmin qilishimiz mumkin, bu holda har bir komponentning massasi ularning tegishli foizlariga teng bo’ladi. Buni taxmin qilib, biz o’rtacha o’ziga xos issiqlikni hisoblash uchun zarur bo’lgan barcha ma’lumotlarni olamiz.

Maxsus issiqlikni hisoblash misoli

Endi biz ma’lum qiymatlarni almashtiramiz va hisob-kitoblarni bajaramiz. Oddiylik uchun qiymatlarni almashtirishda birliklar e’tiborga olinmaydi. Biz buni faqat barcha o’ziga xos issiqliklar barcha massalar kabi bir xil birliklar tizimida bo’lganligi sababli qila olamiz. Massalarni kilogrammga aylantirish shart emas, chunki hisoblagichdagi grammlar oxir-oqibat maxrajdagilar bilan bekor qilinadi.

Maxsus issiqlikni hisoblash misoli Maxsus issiqlikni hisoblash misoli

Ma’lumotnomalar

Broncesval SL. (2019 yil, 20 dekabr). B5 | Bronza mis qotishmasi qalay sink . bronza. https://www.broncesval.com/bronce/b5-bronce-aleacion-de-cobre-estanio-zinc/

Chang, R. (2002). Fizikaviy kimyo ( 1- nashr). MCGRAW HILL TA’LIM.

Chang, R. (2021). Kimyo ( 11- nashr). MCGRAW HILL TA’LIM.

Franko G., A. (2011). Qattiq jismning solishtirma issiqligining 3 n ni aniqlash 3 . Kompyuter bilan fizika. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/calorimetro/calorimetro.htm

Metalllarning solishtirma issiqligi . (2020 yil, 29 oktyabr). ilmiy. https://sciencealpha.com/es/specific-heat-of-metals/