Калориметр горения (бомба), удельная теплоемкость и расчет количества тепла

Тепло и температура

Тепло — это форма энергии . Поток тепла из одного положения в другое зависит от разницы в температуре между ними. Атомы или молекулы веществ находятся в непрерывном движении (вибрации), но они различаются по своей скорости в одном и том же веществе. , Температура — это измерение средней кинетической энергии молекул вещества, а также показатель горячего и холодного состояния объекта.

Когда система поглощает тепловую энергию, средняя скорость ее молекул увеличивается. Это выражает кинетическую энергию молекул и приводит к повышению температуры системы, и наоборот (прямая зависимость), кинетическая энергия выражается средней скоростью молекул не по скорости молекул из-за разницы в скорости молекул в одном веществе.

Существует две единицы измерения количества тепла, потерянного или полученного системой:

Калорийность — это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1 ° C (15 ° C: 16 ° C), Джоуль — это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г воды на (1 ⁄ 4.184) ° С.

Калорийность используется при расчете количества тепла, полученного от пищи. Уровень потребления калорий зависит от уровня вашей активности.

Например, если вы проводите день, работая в библиотеке, вы потребляете примерно 800 калорий, в то время как марафонец потребляет примерно 1800 калорий, чтобы завершить забег.

1 калория = 1 килокалория = 1000 калорий.

Удельная теплоемкость (Cs)

Удельная теплоемкость: количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма вещества на один градус Цельсия (1 ° C). Единица измерения удельной теплоемкости — Дж / г. ° C.

Удельная теплоемкость воды выше, чем удельная теплоемкость любого другого вещества. Веществу, которое имеет большую удельную теплоемкость, требуется много времени, чтобы понизить или повысить свою температуру — как вода — в отличие от вещества, которое имеет более низкую удельную теплоемкость .

Пример: количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г железа на 1 ° C, равно 0,448 Дж, а количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1 ° C, равно 4,18 Дж.

Удельная теплоемкость различается в зависимости от типа вещества и его физического состояния, когда удельная теплоемкость меди составляет 0,385 Дж / г. ° C, это означает, что количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г меди на 1 ° C, равно 0,385 Дж.

Удельная теплоемкость является характерным свойством для вещества, поскольку удельная теплоемкость является постоянной величиной для вещества, но отличается от одного вещества к другому, а также зависит от физического состояния вещества.

Удельная теплоемкость из воды выше , чем у других веществ , так как количество тепла , необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1 ° С выше , чем у другого вещества.

Вода вызывает умеренный климат в прибрежных районах как зимой, так и летом, потому что удельная теплоемкость воды выше, чем у других веществ. Таким образом, вода может поглощать большое количество тепла летом и выделять большое количество тепла зимой.

В очень холодных странах фермеры поливают фруктовые деревья водой из-за высокой удельной теплоемкости воды , что защищает фрукты от замерзания.

Когда две равные массы меди и алюминия получают одинаковое количество тепла, температура меди (удельная теплоемкость = 0,385 Дж / г. ° C) повышается намного больше, чем температура алюминия (удельная теплоемкость = 0,9 Дж / г. ° C. ), потому что удельная теплоемкость меди меньше удельной теплоемкости алюминия.

Расчет количества тепла

Количество тепла (поглощается или отпущена) прямо пропорционально с разницей в температуре , количество тепла , необходимое для увеличения или уменьшения температуры в системе может быть вычислена следующим соотношением:

q = m × c × Δ T

q — количество тепла, измеренное при постоянном давлении, m — масса, c — удельная теплоемкость, Δ T — изменение температуры (Δ T = T2 — T1).

Калориметр

Это изолированная система, используемая для определения изменения температуры химических реакций Δ T, зная каждую из начальной температуры T1 и конечной температуры T2. Она предотвращает потерю или получение любого количества тепла или вещества с окружающей средой.

Калориметр состоит из изолированного контейнера, мешалки, реагентов (представляют собой изолированную систему) и термометра. Существуют типы калориметров, такие как калориметр сгорания.

Калориметр сгорания (бомба)

Он используется для измерения теплоты сгорания некоторых веществ . Известное количество вещества сжигается в избыточном количестве кислорода при постоянном атмосферном давлении. Это происходит в изолированном стальном контейнере, называемом стальной бомбой, который окружен определенным количеством теплообменник жидкий (почти вода).

Вещество воспламеняется с помощью электрического провода. Температура горения определяется путем измерения изменения температуры обменной жидкости (воды). Вода используется в калориметре в качестве теплообменной жидкости из-за ее высокой удельной теплоемкости, которая позволяет ему поглощают или теряют большое количество тепловой энергии.