Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Διαφορά μεταξύ θερμότητας και θερμοκρασίας
- Ειδική θερμοχωρητικότητα
- Υπολογισμός της θερμότητας που απελευθερώνεται
Μερικές χημικές αντιδράσεις απελευθερώνουν ενέργεια από τη θερμότητα. Με άλλα λόγια, μεταφέρουν θερμότητα στο περιβάλλον τους. Αυτές είναι γνωστές ως εξωθερμικές αντιδράσεις - "exo" σημαίνει απελευθερώσεις και "θερμική" σημαίνει θερμότητα. Ορισμένα παραδείγματα εξωθερμικών αντιδράσεων περιλαμβάνουν καύση (καύση), αντιδράσεις οξείδωσης όπως αντιδράσεις καύσης και εξουδετέρωσης μεταξύ οξέων και αλκαλίων. Πολλά αντικείμενα καθημερινής χρήσης, όπως τα θερμαντικά σκεύη για το χέρι και τα δοχεία με αυτοθερμαινόμενο καφέ και άλλα ζεστά ροφήματα, υφίστανται εξώθερμες αντιδράσεις.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Για τον υπολογισμό της ποσότητας θερμότητας που απελευθερώνεται σε μια χημική αντίδραση, χρησιμοποιήστε την εξίσωση Q = mc ΔT, όπου Q είναι η μεταφερόμενη θερμική ενέργεια (σε joules), m είναι η μάζα του υγρού που θερμαίνεται (σε γραμμάρια), c είναι η ειδική η θερμική ικανότητα του υγρού (joule ανά γραμμάριο βαθμούς Κελσίου) και ΔT είναι η μεταβολή της θερμοκρασίας του υγρού (βαθμοί Κελσίου).
Διαφορά μεταξύ θερμότητας και θερμοκρασίας
Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι η θερμοκρασία και η θερμότητα δεν είναι το ίδιο πράγμα. Η θερμοκρασία είναι ένα μέτρο για το πόσο ζεστό είναι κάτι - μετρούμενο σε βαθμούς Κελσίου ή σε βαθμούς Φαρενάιτ - ενώ η θερμότητα είναι ένα μέτρο της θερμικής ενέργειας που περιέχεται σε ένα αντικείμενο που μετράται σε joules. Όταν η ενέργεια θερμότητας μεταφέρεται σε ένα αντικείμενο, η αύξηση της θερμοκρασίας εξαρτάται από τη μάζα του αντικειμένου, την ουσία από την οποία γίνεται το αντικείμενο και την ποσότητα ενέργειας που μεταφέρεται στο αντικείμενο. Όσο περισσότερη θερμική ενέργεια μεταφέρεται σε ένα αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερη είναι η αύξηση της θερμοκρασίας.
Ειδική θερμοχωρητικότητα
Η ειδική θερμική ικανότητα μιας ουσίας είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για τη μεταβολή της θερμοκρασίας του 1 kg της ουσίας κατά 1 βαθμού Κελσίου. Οι διάφορες ουσίες έχουν διαφορετικές ειδικές θερμικές ικανότητες, για παράδειγμα, το υγρό έχει ειδική θερμότητα 4181 joules / kg βαθμούς C, το οξυγόνο έχει ειδική θερμική ισχύ 918 joules / kg βαθμούς C και ο μόλυβδος έχει ειδική θερμότητα 128 joules / kg βαθμοί C.
Για να υπολογίσετε την ενέργεια που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας μίας γνωστής μάζας μιας ουσίας, χρησιμοποιείτε την εξίσωση E = m × c × θ, όπου E είναι η ενέργεια που μεταφέρεται σε joules, m είναι η μάζα των ουσιών σε kg, c είναι η ειδική θερμική ισχύς σε J / kg βαθμούς C και θ είναι η μεταβολή θερμοκρασίας σε βαθμούς C. Για παράδειγμα, για να υπολογίσετε πόση ενέργεια πρέπει να μεταφερθεί για να αυξηθεί η θερμοκρασία 3 kg νερού από 40 βαθμούς C σε 30 βαθμούς C, ο υπολογισμός είναι E = 3 × 4181 × (40 - 30), ο οποίος δίνει την απάντηση 125,430 J (125,43 kJ).
Υπολογισμός της θερμότητας που απελευθερώνεται
Φανταστείτε ότι 100 cm3 ενός οξέος αναμείχθηκαν με 100 cm3 ενός αλκαλίου και κατόπιν η θερμοκρασία αυξήθηκε από 24 ° C σε 32 ° C. Για να υπολογίσετε την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται σε joules, το πρώτο πράγμα που κάνετε είναι να υπολογίσετε την αλλαγή θερμοκρασίας, ΔΤ (32-24 = 8). Στη συνέχεια, χρησιμοποιείτε Q = mc ΔT, δηλ. Q = (100 + 100) x 4,18 x 8. Διαχωρίζοντας τη συγκεκριμένη θερμική χωρητικότητα νερού, 4181 joules / kg βαθμούς Κελσίου κατά 1000 για να φτάσετε το joules / g βαθμούς C. Η απάντηση είναι 6.688, που σημαίνει ότι 6688 joules της θερμότητας απελευθερώνεται.