Konsep haba, formula dan latihan sensitif yang diselesaikan

Dia Panas sensitif Ia adalah tenaga terma yang dibekalkan ke objek yang menyebabkan suhunya meningkat. Ia adalah kebalikan dari haba laten, di mana tenaga haba tidak meningkatkan suhu tetapi menggalakkan perubahan fasa, contohnya dari pepejal hingga cecair.

Contohnya menjelaskan konsep. Katakan kita mempunyai periuk dengan suhu air sebanyak 20 ° C. Apabila kita meletakkannya di tanduk, haba yang dibekalkan meningkatkan suhu air perlahan hingga 100 ° C (suhu mendidih air di paras laut). Haba yang dibekalkan dipanggil haba sensitif.

Panas yang memanaskan tangan anda adalah haba sensitif. Sumber: Pixabay

Sebaik sahaja air mencapai suhu mendidih, haba yang dibekalkan oleh Hornilla tidak lagi meningkatkan suhu air, yang kekal pada 100 ° C.  Dalam kes ini, tenaga haba yang dibekalkan dilaburkan dalam air menguap. Haba yang dibekalkan adalah terpendam kerana ia tidak menaikkan suhu, tetapi menyebabkan perubahan fasa cecair ke fasa gas.

Fakta percubaan bahawa haba sensitif yang diperlukan untuk mencapai variasi suhu tertentu adalah berkadar terus dengan variasi dan jisim objek.

[TOC]

Konsep dan formula

Telah diperhatikan bahawa selain daripada perbezaan jisim dan suhu, haba sensitif juga bergantung pada bahan. Atas sebab ini, pemalar perkadaran antara haba sensitif dan produk jisim dengan perbezaan suhu dipanggil haba tertentu.

Jumlah haba sensitif yang dibekalkan juga bergantung pada bagaimana proses dijalankan. Sebagai contoh, ia berbeza jika proses dijalankan pada jumlah malar daripada tekanan malar.

Formula untuk haba sensitif dalam proses Isobaric, Itulah tekanan yang berterusan, ia adalah seperti berikut:

Q = CP . m (tF - TYo)

Dalam persamaan sebelumnya Q Ia adalah haba sensitif yang dibekalkan ke objek massa m, yang telah menaikkan suhu awalnya T_Yo Sehingga nilai akhir Tf. Dalam persamaan sebelumnya ia juga muncul cp, yang merupakan haba tertentu bahan pada tekanan malar kerana proses telah dilakukan dengan cara ini.

Perhatikan bahawa haba sensitif adalah positif apabila diserap oleh objek dan menyebabkan kenaikan suhu.

Sekiranya gas dilampirkan dalam bekas tegar dibekalkan, prosesnya akan Isocoric, iaitu, pada jumlah tetap; Dan formula haba sensitif akan ditulis seperti ini:

Boleh melayani anda: pergerakan bergelora: ciri, jenis gelombang, contoh

Q = cv. m . (TF - TYo)

Pekali adiabatik γ

Nisbah antara haba tertentu pada tekanan malar dan haba tertentu pada isipadu malar untuk bahan atau bahan yang sama dipanggil Pekali adiabatik, yang biasanya dilambangkan dengan huruf gamma γ gamma.

Dia Pekali adiabatik lebih besar daripada unit. Haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu badan gram jisim ke gred lebih besar dalam proses isobaric daripada dalam isokorik.

Ini kerana dalam bahagian pertama bahagian haba digunakan untuk melakukan kerja mekanikal.

Sebagai tambahan kepada haba tertentu, kapasiti haba badan biasanya ditakrifkan. Ini adalah jumlah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu badan itu satu tahap centigrade.

Kapasiti haba c

Kapasiti haba dilambangkan dengan C huruf besar, sementara haba tertentu dengan c Kes yang lebih rendah. Hubungan antara kedua -dua jumlah adalah:

C = c ⋅ m

Di mana m Ia adalah jisim badan.

Haba spesifik molar juga digunakan, yang ditakrifkan sebagai jumlah haba sensitif yang diperlukan untuk menaikkan suhu Celsius atau Kelvin.

Panas spesifik dalam pepejal, cecair dan gas

Haba molar tertentu yang paling pepejal mempunyai nilai yang hampir sama dengan 3 kali R, di mana R Ia adalah pemalar gas sejagat. R = 8.314472 j/(mol ℃).

Contohnya, aluminium mempunyai haba molar tertentu 24.2 j/(mol ℃), Tembaga 24.5 j/(mol ℃), emas 25.4 j/(mol ℃), dan besi manis 25.1 j/(mol ℃). Perhatikan bahawa nilai -nilai ini hampir 3r = 24.9 j/(mol ℃).

Sebaliknya, bagi kebanyakan gas, haba tertentu adalah dekat dengan N (r/2), di manakah n integer dan R Ia adalah pemalar gas sejagat. Integer n berkaitan dengan bilangan darjah kebebasan molekul yang membentuk gas.

Sebagai contoh, dalam gas monoatomik yang ideal, yang molekulnya hanya mempunyai tiga darjah kebebasan, haba molar tertentu ke jumlah tetap adalah 3 (r/2). Tetapi jika ia adalah gas diatomik yang ideal, dua darjah putaran juga, jadi cv = 5 (r/2).

Boleh melayani anda: separuh bulatan: Cara mengira perimeter, kawasan, centroid, latihan

Dalam gas yang ideal, hubungan berikut antara haba molar haba tertentu dan isipadu malar dipenuhi: cp = cv + R.

Sebutan sampingan layak air. Dalam keadaan cair di 25 ℃ air mempunyai cp = 4,1813 j/(g ℃), Wap air pada 100 darjah Celsius mempunyai cp = 2,080 j/(g ℃) Dan ais air ke sifar gred Celsius mempunyai cp = 2,050 j/(g ℃).

Perbezaan dengan haba laten

Perkara boleh didapati di tiga negeri: pepejal, cecair dan gas. Untuk mengubah keadaan, tenaga diperlukan, tetapi setiap bahan bertindak balas dengan cara yang berbeza mengikut ciri -ciri molekul dan atomnya.

Apabila pepejal cair atau cecair menguap, suhu objek tetap malar sehingga semua zarah telah mengubah statusnya.

Oleh itu, ada kemungkinan bahawa satu bahan pada masa yang sama dalam keseimbangan dalam dua fasa: pepejal - cecair atau cecair - stim, sebagai contoh. Jumlah bahan boleh lulus dari satu negeri ke negeri yang lain dengan menambahkan atau mengeluarkan sedikit api, sementara suhu tetap tetap.

Haba yang dibekalkan kepada bahan menyebabkan zarahnya bergetar dengan lebih cepat dan meningkatkan tenaga kinetiknya. Ini diterjemahkan ke dalam kenaikan suhu.

Ada kemungkinan tenaga yang mereka perolehi begitu besar sehingga mereka tidak lagi kembali ke kedudukan keseimbangan mereka dan meningkatkan pemisahan di antara mereka. Apabila ini berlaku, suhu tidak meningkat, tetapi bahan itu berlalu dari pepejal ke cecair cecair atau gas.

Dalam keadaan panas yang diperlukan untuk ini berlaku ia dikenali sebagai haba laten. Oleh itu, haba laten adalah haba yang mana bahan dapat mengubah fasa.

Inilah perbezaan dengan haba sensitif. Bahan yang menyerap haba sensitif meningkatkan suhu dan kekal dalam keadaan yang sama.

Cara mengira haba laten?

Haba laten dikira dengan persamaan:

Q = m . L

Di mana L Mungkin haba pengewapan atau gabungan tertentu. Unit L Mereka tenaga/jisim.

Para saintis telah memberikan banyak denominasi haba, bergantung kepada jenis tindak balas di mana dia mengambil bahagian. Oleh itu, sebagai contoh, terdapat haba tindak balas, haba pembakaran, haba pemejalan, haba larutan, haba sublimasi dan banyak lagi.

Boleh melayani anda: Tenaga Kinetik: Ciri, Jenis, Contoh, Latihan

Nilai banyak jenis haba ini untuk bahan yang berbeza ditabulasi.

Latihan yang diselesaikan

Contoh 1

Anggapkan satu yang mempunyai 3 kg aluminium massa. Pada mulanya ia berada pada 20 ° C dan anda ingin menaikkan suhunya sehingga 100 ° C. Kirakan haba sensitif yang diperlukan.

Penyelesaian

Pertama kita perlu mengetahui haba aluminium tertentu

cp = 0.897 J / (G ° C)

Oleh itu, jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan sekeping aluminium

Q = cp m (tf - ti) = 0.897 * 3000 * (100 - 20) j

Q = 215280 j

Contoh 2

Kirakan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan 1 liter air dari 25 ° C hingga 100 ° C di paras laut. Menyatakan hasilnya juga dalam kilokalori.

Penyelesaian

Perkara pertama yang harus kita ingat ialah 1 liter air berat 1 kg, iaitu 1000 gram.

Q = cp m (tf - ti) = 4,1813 j/(g ℃) * 1000 g * (100 ℃ - 25 ℃) = 313597.5 j

Kaloria adalah unit tenaga yang ditakrifkan sebagai haba sensitif yang diperlukan untuk menaikkan gram air ke Celsius. Oleh itu, 1 kalori bersamaan dengan 4,1813 joules.

Q = 313597.5 J * (1 cal / 4,1813 j) = 75000 kapur = 75 kcal.

Contoh 3

Sekeping bahan 360.16 gram dipanaskan dari 37 ℃ hingga 140 ℃. Tenaga terma yang dibekalkan ialah 1150 kalori.

Pemanasan sampel. Sumber: Diri Diri.

Cari haba tertentu bahan.

Penyelesaian

Kita boleh menulis haba tertentu berdasarkan haba sensitif, jisim dan suhu mengikut formula:

cp = Q /(m Δt)  

Menggantikan data yang kita ada berikut:

cp = 1150 cal / (360.16 g * (140 ℃ - 37 ℃)) = 0.0310 cal / (g ℃)

Tetapi sebagai kalori bersamaan dengan 4,1813 j, hasilnya juga boleh dinyatakan sebagai

cp = 0.130 j / (g ℃)

Rujukan

1. Giancoli, d.  2006. Fizik: Prinsip dengan aplikasi. 6^th. Ed. Prentice Hall. 400 - 410.
2. Kirkpatrick, l. 2007. Fizik: Lihatlah dunia. 6^TA Edisi Singkat. Pembelajaran Cengage. 156 - 164.
3. Tippens, ms. 2011. Fizik: Konsep dan aplikasi. Ke -7. Edisi yang disemak semula. McGraw Hill. 350 - 368.
4. Rex, a. 2011. Asas Fizik. Pearson. 309 - 332.
5. Sears, Zemansky. 2016. Fizik universiti dengan fizik moden. 14^th. Jilid1. 556 - 553.
6. Serway, r., Vulle, c. 2011. Asas Fizik. 9^na Pembelajaran Cengage. 362 - 374.