Kalorimetria - A hő mozgatja a világot, és túlélésünk szempontjából is elengedhetetlen. Ennek bizonyítéka a tűz, nélküle nem ehetünk vagy melegedhetünk.
A hő más formákban nélkülözhetetlen mindennapi életünkben. A kalorimetria tanulmányozza ezeket a jelenségeket.
Index
A kalorimetria a hőenergia-cserékkel kapcsolatos jelenségek tanulmányozása. Ezt a hőenergia-transzportot hőnek nevezzük, és a testek közötti hőmérséklet miatt következik be.
A hő az egyik testből a másikba átvitt energia, az egyetlen különbség a testek közötti hőmérséklet. Az energia hőátadása a legmagasabb hőmérsékletű testből a legalacsonyabb hőmérsékletű testbe történik.
Amikor a testeket kívülről hőszigetelik, az átvitel addig történik, amíg a testek azonos hőmérséklete el nem éri, vagyis a hőegyensúly.
A test belső energiával rendelkezik, és nem melegíti fel önmagát. Ezért csak akkor lesz hő, ha energiát adnak át.
A hő formájában lévő energia érzékeny hőnek nevezett testhőmérséklet-változást vált ki. Amikor a test fizikai állapota megváltozik, ezt az energiát látens hőnek nevezzük.
Az átmenő hőenergia nagysága az úgynevezett hőmennyiség (Q). A hőmennyiség mértékegysége a Joule (j) a Nemzetközi Rendszer (SI) szerint.
A gyakorlatban a kalória (cal) nevű egységet is használják. Lény:
1 cal = 4,1868 J
A fajlagos hő (c) az alapegyenlet arányának állandója lenne kalorimetria. Ez az érték közvetlenül függ a vizsgálandó testben található anyagtól.
A vas fajhője 0,00 cal / gº C. A folyékony víz fajhője 1 cal / gº C.
A hőkapacitás olyan mennyiség, ahol kiszámítják a test tömegét és anyagát.
C = m.c
Lévén az
C = hőkapacitás (j / ° C vagy cal / ° C)
m = tömeg (kg vagy g)
c = fajlagos hő (J / kgºC vagy mész / gºC)
1,5 kg vizet helyeztünk egy serpenyőbe szobahőmérsékleten (20 ° C). Melegítéskor a víz hőmérséklete 85 ° C-ra emelkedik. Figyelembe véve, hogy a fajlagos hő 1 cal / gº C.
Kiszámítják a víz által ezen hőmérséklet eléréséhez kapott hőmennyiséget és ennek a vízrésznek a hőteljesítményét. Ennek az esetnek a megoldásához le kell cserélnünk az összes értéket a kalorimetria.
Az egységre való figyelem nagyon fontos. A víz tömegét kilogrammban adják meg. Mivel a fajlagos hőegység kal / g ° C-ban van megadva.
Kiszámítható a befogadott vagy átadott hő mennyisége egy testnek, amely megváltoztatta fizikai állapotát.
Amíg ez a test ezt az energiát fogadja, változó fázisokat tart, addig a hőmérséklete állandó. Ez a látens hő a következő képlet:
Q = m. L
Q = hőmennyiség (J vagy mész)
m = tömeg (kg vagy g)
L = látens hő (J / kg vagy cal / g)
Mennyi hőre van szükség ahhoz, hogy egy 600 kg-os jégtömb 0 ° C-on vízzé váljon ezen a hőmérsékleten? Figyelembe kell venni, hogy az olvadó jég látens hője 80 cal / g.
Ehhez a számításhoz cserélje ki a képletértékeket, ne felejtse el átalakítani az egységeket:
m = 600 kg = 600 000 g
L = 80 cal / g ° C
Q = 600 000. 80 = 48 000 000 cal = 48 000 kcal
Amikor két vagy több test hőcserét folytat, akkor ez a hőátadás úgy történik, hogy a magasabb hőmérsékletű test ezt a hőenergiát alacsonyabb hőmérsékletű testbe továbbítja.
Izolált termikus rendszerekben ezek a hőcserék mindaddig zajlanak, amíg a köztük lévő hőegyensúly meg nem alakul. A végső hőmérséklet a testek között azonos lesz. És amikor elérkezik ez a szakasz, a teljes energia megmarad.
Ez az az idő, amikor a hőátadás egyik testről a másikra történik.
A hő terjedése három különböző módon történik:
A kalorimetriában vizsgált hővezetés akkor következik be, amikor az atomokban és molekulákban előforduló hő keverés révén hő terjed.
Ez a keverés továbbadódik a testnek, amíg hőmérséklet-különbség van közöttük. Fontos hangsúlyozni, hogy a hőenergia ezen átvitelének, vagyis a hőnek az átadásához egy anyagra van szükség a vezetőnek. Ezek általában szilárd vagy folyékony anyagok.
Vannak olyan anyagok, amelyek megkönnyítik ezt a vezetést. Köztük fémek. Vannak olyan hőszigetelők is, amelyek tökéletlenül vezetik a hőt. Fa, parafa és hungarocell lennének.
Erre a vezetési hőre példa lehet egy alumínium kanállal ellátott tűz. A kanál nagyon gyorsan felmelegszik, akár a kezünket is megégetheti.
Ezért van az, hogy a kanál fa vagy speciális anyagokat tartalmaz, ahol tartjuk őket, hogy elkerülje az égési sérüléseket.
A termikus konvekció a hőátadás a fűtött anyag szállítása során a sűrűségbeli különbség miatt. Ez folyékony és gáznemű testekben (gázokban) fordul elő.
Az anyag melegítésével ennek a testnek a sűrűsége csökken. A test sűrűségének ez a változása mozgást hoz létre a gáznemű vagy folyékony test belsejében.
A felmelegedett rész fel fog emelkedni, és a test sűrűbb része leereszkedik, ezáltal mozgást hozva létre a folyadékban vagy a gázban. Ezt nevezzük konvekciós áramoknak.
Ez pontosan magyarázza a víz melegítését egy edényben. Ezen konvekciós áramok révén a legforróbb víz emelkedik, és a leghidegebb, amely a legsűrűbb lenne, leereszkedik.
A hősugárzás elektromágneses hullámokon keresztül továbbítja a hőt. A hőenergia átadásához nincs szükség anyagi közegre ahhoz, hogy a testek befogadják ezt az energiát.
Erre példa a napsugárzás bolygónkon, itt a testek nincsenek kapcsolatban.
Ha egy testet eltalálnak, a sugárzás egy része elnyelődik, és ez a rész visszaverődik. Az elnyelt sugárzás mennyisége növeli a test molekuláinak kinetikus energiáját.
Amikor a test sötét, több sugárzást nyelnek el, ami rajta van. Míg a fénytestek hajlamosak tükrözni ezt a sugárzást.
Iratkozzon fel e-mail listánkra, és érdekes információkat és frissítéseket kapjon az e-mail postaládájába
Köszönöm a regisztrációt.
