קלורימטריה - חום מניע את העולם וחיוני גם להישרדותנו. ההוכחה לכך היא אש, בלעדיה אנחנו לא יכולים לאכול או להתחמם.
חום, בצורות אחרות, הוא הכרחי לחיי היומיום שלנו. ה קלורימטריה חוקרת תופעות אלה.
אינדקס
ה קלורימטריה זה מחקר של תופעות שקשורות לחילופי אנרגיה תרמית. מעבר זה של אנרגיה תרמית נקרא חום וקורה בגלל הטמפרטורה בין הגופים.
חום הוא האנרגיה המועברת מגוף אחד לאחר, ההבדל היחיד הוא הטמפרטורה בין הגופים. העברת אנרגיה זו בצורת חום מתרחשת מהגוף עם הטמפרטורה הגבוהה ביותר לגוף עם הטמפרטורה הנמוכה ביותר.
כאשר הגופים מבודדים תרמית מבחוץ, ההעברה מתבצעת עד להשגת הטמפרטורות השוות של הגופים, כלומר שיווי משקל תרמי.
לגוף יש אנרגיה פנימית ולא חום בעצמו. לכן רק כאשר מועברת אנרגיה, החום יהיה קיים.
אנרגיה, שהיא בצורת חום, מייצרת שינוי בטמפרטורת הגוף הנקרא חום הגיוני. כאשר המצב הפיזי של הגוף משתנה, אנרגיה זו נקראת חום סמוי.
האנרגיה התרמית שנמצאת במעבר מכילה את גודל החום (Q). יחידת כמות החום היא הג'ול (j) על פי המערכת הבינלאומית (SI).
בפועל, משתמשים גם ביחידה הנקראת קלוריה (cal). להיות:
1 קלור = 4.1868 J
החום הספציפי (c) יהיה קבוע הפרופורציות של המשוואה הבסיסית של קלורימטריה. ערך זה תלוי ישירות בחומר הקיים בגוף הנחקר.
החום הספציפי של הברזל הוא 0.00 קלוריות / גרם C. החום הספציפי של מים נוזליים הוא 1 קלור / גר '.
הקיבולת התרמית היא כמות בה מחושבים את המסה והחומר ממנו מורכב הגוף.
C = m.c
להיות זה
C = קיבולת תרמית (j / ° C או cal / ° C)
m = מסה (ק"ג או גרם)
c = חום ספציפי (J / kgº C או סיד / gº C)
1.5 ק"ג מים הונחו בתבנית בטמפרטורת החדר (20 מעלות צלזיוס). בחימום טמפרטורת המים עולה ל 85 מעלות צלזיוס. אם ניקח בחשבון שהחום הספציפי הוא 1 קלור / גר '.
מחושבים כמות החום שמקבלים המים כדי להגיע לטמפרטורה זו והקיבולת התרמית של אותו חלק מים. כדי לפתור מקרה זה, עלינו להחליף את כל הערכים במשוואה הבסיסית של קלורימטריה.
תשומת לב לאחדות חשובה מאוד. מסת המים מדווחת בקילוגרמים. כיוון שיחידת החום הספציפית היא בקל / גרם C.
ניתן לחשב את כמות החום המתקבלת או מועברת לגוף ששינה את מצבו הפיזי.
בעוד שגוף זה מקבל אנרגיה זו, משתנה שלבים, הטמפרטורה שלו קבועה. חום סמוי זה הנו הנוסחה הבאה:
Q = m. ל
Q = כמות חום (J או סיד)
m = מסה (ק"ג או גרם)
L = חום סמוי (J / kg או cal / g)
כמה חום דרוש כדי שבלוק קרח של 600 ק"ג ב- 0 מעלות צלזיוס יהפוך למים בטמפרטורה זו? יש לקחת בחשבון שהחום הסמוי של נמס קרח הוא 80 קלוריות / גרם.
לצורך חישוב זה, החלף את ערכי הנוסחה, ואל תשכח להפוך את היחידות:
m = 600 ק"ג = 600 000 גרם
L = 80 קלוריות / גרם מעלות צלזיוס
ש = 600 000. 80 = 48 000 000 קלור = 48 000 קק"ל
כאשר שני גופים או יותר מחליפים חום, העברת חום זו תתרחש בצורה כזו שגוף עם טמפרטורה גבוהה יותר יעביר את אנרגית החום הזו לגוף עם טמפרטורה נמוכה יותר.
במערכות תרמיות מבודדות חילופי חום אלה יתקיימו עד לקביעת האיזון התרמי ביניהם. הטמפרטורה הסופית תהיה זהה בין הגופים. וכאשר מגיעים לשלב זה, האנרגיה הכוללת נשמרת.
זהו הזמן בו מתרחש העברת חום מגוף אחד לאחר.
התפשטות החום מתרחשת בשלוש דרכים שונות:
ההולכה התרמית הנחקרת בקלורימטריה, מתרחשת כאשר יש התפשטות חום באמצעות תסיסה תרמית המתרחשת באטומים ובמולקולות.
תסיסה זו מועברת לגוף כל עוד יש הבדל בטמפרטורה ביניהם. חשוב להדגיש שכדי שתעבור אנרגיה תרמית זו, כלומר חום, יש צורך בחומר כדי להיות המוליך. בדרך כלל הם מוצקים או נוזלים.
ישנם חומרים המקלים על ההולכה הזו. ביניהם מתכות. ישנם גם מבודדים תרמיים, המוליכים חום בצורה לא מושלמת. הם יהיו עץ, שעם וקלקר.
דוגמה לחום הולכה זה תהיה מחבת אש עם כף אלומיניום. הכף מתחממת מהר מאוד, היא אפילו עלולה לשרוף לנו את היד.
לכן יש בכף עץ או חומרים ספציפיים במקום בו אנו מחזיקים אותם, כדי למנוע כוויות.
הסעה תרמית היא העברת חום במהלך הובלת חומר מחומם עקב ההבדל בצפיפות. זה קורה בגופים נוזליים (גזים) גזיים.
כאשר מחממים את החומר, צפיפות הגוף הזה פוחתת. שינוי זה בצפיפות הגוף יוצר תנועה בתוך הגוף הגזי או הנוזלי.
החלק שחומם יעלה והחלק הצפוף יותר של הגוף יירד וכך נוצר תנועה בתוך הנוזל או הגז. זה נקרא זרמי הסעה.
זה מסביר במדויק את חימום המים בסיר. דרך זרמי הסעה אלה, המים החמים ביותר עולים והקור ביותר, שיהיה הצפוף ביותר, יורד.
הקרנה תרמית מעבירה חום דרך גלים אלקטרומגנטיים. העברת אנרגיה תרמית זו אינה זקוקה למדיום חומרי כדי שגופים יקבלו אנרגיה זו.
דוגמה לכך היא קרינת השמש על הפלנטה שלנו, כאן הגופים אינם בקשר.
כאשר מכה גוף, חלק מהקרינה נספגת וחלק זה משתקף. כמות הקרינה הנספגת תגדיל את האנרגיה הקינטית של מולקולות הגוף.
כאשר גופים כהים, הם סופגים יותר קרינה שיש עליהם. אמנם לגופי אור יש נטייה לשקף קרינה זו.
הירשם לרשימת הדוא"ל שלנו וקבל מידע מעניין ועדכונים בתיבת הדואר הנכנס שלך
תודה על ההרשמה.