Calorimetrie - Warmte beweegt de wereld en is ook essentieel voor ons voortbestaan. Het bewijs hiervan is vuur, zonder vuur kunnen we niet eten of warm blijven.
Warmte, in andere vormen, is onmisbaar in ons dagelijks leven. DE calorimetrie bestudeert deze verschijnselen.
Inhoudsopgave
DE calorimetrie het is de studie van verschijnselen die verband houden met thermische energie-uitwisselingen. Deze doorvoer van thermische energie wordt warmte genoemd en vindt plaats vanwege de temperatuur tussen lichamen.
Warmte is de energie die wordt overgedragen van het ene lichaam naar het andere, het enige verschil is de temperatuur tussen de lichamen. Deze overdracht van energie in de vorm van warmte vindt plaats van het lichaam met de hoogste temperatuur naar het lichaam met de laagste temperatuur.
Wanneer de lichamen aan de buitenzijde thermisch zijn geïsoleerd, vindt de overdracht plaats totdat de lichamen dezelfde temperatuur hebben bereikt, dat wil zeggen het thermisch evenwicht.
Een lichaam heeft interne energie en niet zelf warmte. Daarom is er pas warmte wanneer energie wordt overgedragen.
Energie, in de vorm van warmte, veroorzaakt een verandering in lichaamstemperatuur die voelbare warmte wordt genoemd. Wanneer de fysieke toestand van het lichaam verandert, wordt deze energie latente warmte genoemd.
De thermische energie in transit heeft zijn grootte die de hoeveelheid warmte (Q) wordt genoemd. De eenheid van hoeveelheid warmte is de Joule (j) volgens het International System (SI).
In de praktijk wordt ook de eenheid calorie (cal) gebruikt. Wezen:
1 cal = 4.1868 J
De soortelijke warmte (c) zou de proportieconstante zijn van de fundamentele vergelijking van calorimetrie. Deze waarde is direct afhankelijk van de stof die in het te onderzoeken lichaam aanwezig is.
De soortelijke warmte van ijzer is 0,00 cal/gº C. De soortelijke warmte van vloeibaar water is 1 cal/gº C.
De thermische capaciteit is een grootheid waarbij de massa en substantie waaruit het lichaam is gemaakt wordt berekend.
C = m.c
Dat zijn
C = thermische capaciteit (j/°C of cal/°C)
m = massa (kg of g)
c = soortelijke warmte (J/kgº C of kalk/gº C)
1,5 kg water werd bij kamertemperatuur (20 roomC) in een pan gedaan. Bij verwarming stijgt de watertemperatuur tot 85°C. Rekening houdend met het feit dat de soortelijke warmte 1 cal/gº C is.
De hoeveelheid warmte die het water ontvangt om deze temperatuur te bereiken en de thermische capaciteit van dat deel van het water worden berekend. Om dit geval op te lossen, moeten we alle waarden in de fundamentele vergelijking van. vervangen calorimetrie.
Aandacht voor eenheid is erg belangrijk. De massa van water wordt weergegeven in kilogram. Aangezien de soortelijke warmte-eenheid in cal/gº C is.
Het is mogelijk om de hoeveelheid warmte te berekenen die wordt ontvangen of overgedragen aan een lichaam dat van fysieke toestand is veranderd.
Terwijl dit lichaam deze energie ontvangt, wisselende fasen, is de temperatuur constant. Deze latente warmte is de volgende formule:
Q = m. L
Q = hoeveelheid warmte (J of limoen)
m = massa (kg of g)
L = latente warmte (J/kg of cal/g)
Hoeveel warmte is er nodig om een blok ijs van 600 kg van 0°C bij die temperatuur in water te veranderen? Er moet rekening mee worden gehouden dat de latente warmte van smeltend ijs 80 cal/g is.
Vervang voor deze berekening de formulewaarden en vergeet niet de eenheden te transformeren:
m = 600 kg = 600 000 g
L = 80 cal/gº C
Q = 600 000. 80 = 48 000 000 cal = 48 000 kcal
Wanneer twee of meer lichamen warmte uitwisselen, zal deze warmteoverdracht zodanig plaatsvinden dat het lichaam met een hogere temperatuur deze warmte-energie zal overdragen aan het lichaam met een lagere temperatuur.
In geïsoleerde thermische systemen zullen deze warmte-uitwisselingen plaatsvinden totdat de thermische balans tussen beide is bereikt. De eindtemperatuur tussen de lichamen zal hetzelfde zijn. En wanneer dit stadium is bereikt, blijft de totale energie behouden.
Het is de tijd waarin warmteoverdracht van het ene lichaam naar het andere plaatsvindt.
Warmtevoortplanting vindt op drie verschillende manieren plaats:
De thermische geleiding die in calorimetrie wordt bestudeerd, vindt plaats wanneer er warmtevoortplanting is door thermische agitatie die optreedt in atomen en moleculen.
Deze agitatie wordt doorgegeven aan het lichaam zolang er een verschil in temperatuur tussen hen is. Het is belangrijk om te benadrukken dat voor deze overdracht van thermische energie, dat wil zeggen warmte, een materiaal nodig is om de geleider te zijn. Het zijn meestal vaste stoffen of vloeistoffen.
Er zijn materialen die deze geleiding gemakkelijker maken. Onder hen zijn metalen. Er zijn ook thermische isolatoren, die de warmte niet perfect geleiden. Ze zouden hout, kurk en piepschuim zijn.
Een voorbeeld van deze geleidingswarmte is een vuurpan met een aluminium lepel. De lepel warmt erg snel op, het kan zelfs onze hand verbranden.
Daarom heeft de lepel hout of specifieke materialen waar we ze vasthouden, om brandwonden te voorkomen.
Thermische convectie is de overdracht van warmte tijdens het transport van verwarmd materiaal vanwege het verschil in dichtheid. Dit gebeurt in vloeibare en gasvormige lichamen (gassen).
Wanneer de stof wordt verwarmd, neemt de dichtheid van dit lichaam af. Deze verandering in lichaamsdichtheid zorgt voor een beweging in het gasvormige of vloeibare lichaam.
Het verwarmde deel zal stijgen en het dichtere deel van het lichaam zal dalen, waardoor beweging in de vloeistof of het gas ontstaat. Dit worden convectiestromen genoemd.
Dit verklaart nauwkeurig het verwarmen van water in een pot. Door deze convectiestromen stijgt het heetste water en daalt het koudste, dat het dichtst zou zijn, naar beneden.
Thermische straling draagt warmte over via elektromagnetische golven. Deze overdracht van thermische energie heeft geen materieel medium nodig voor lichamen om deze energie te ontvangen.
Een voorbeeld hiervan is de zonnestraling op onze planeet, hier zijn de lichamen niet in contact.
Wanneer een lichaam wordt geraakt, wordt een deel van de straling geabsorbeerd en dit deel wordt gereflecteerd. De hoeveelheid geabsorbeerde straling zal de kinetische energie van de lichaamsmoleculen verhogen.
Als lichamen donker zijn, absorberen ze meer straling die erop zit. Terwijl lichte lichamen de neiging hebben om deze straling te weerkaatsen.
Schrijf u in op onze e-maillijst en ontvang interessante informatie en updates in uw e-mailinbox
Bedankt voor het aanmelden.
