Kalorymetria – Ciepło porusza świat i jest również niezbędne do naszego przetrwania. Dowodem na to jest ogień, bez którego nie możemy jeść ani się ogrzać.
Ciepło w innych formach jest niezbędne w naszym codziennym życiu. TEN kalorymetria bada te zjawiska.
Indeks
TEN kalorymetria jest to badanie zjawisk związanych z wymianą energii cieplnej. Ten tranzyt energii cieplnej nazywa się ciepłem i odbywa się z powodu temperatury między ciałami.
Ciepło to energia przekazywana z jednego ciała do drugiego, jedyną różnicą jest temperatura między ciałami. Ten transfer energii w postaci ciepła następuje z ciała o najwyższej temperaturze do ciała o najniższej temperaturze.
Gdy ciała są izolowane termicznie na zewnątrz, transfer zachodzi do momentu osiągnięcia przez ciała jednakowych temperatur, czyli równowagi termicznej.
Ciało ma energię wewnętrzną, a nie samo ciepło. Dlatego ciepło będzie istnieć tylko wtedy, gdy energia jest przekazywana.
Energia, która występuje w postaci ciepła, powoduje zmianę temperatury ciała zwaną ciepłem jawnym. Kiedy zmienia się stan fizyczny ciała, energia ta nazywana jest ciepłem utajonym.
Przechodząca energia cieplna ma swoją wielkość zwaną ilością ciepła (Q). Jednostką ilości ciepła jest dżul (j) zgodnie z układem międzynarodowym (SI).
W praktyce używa się również jednostki zwanej kalorią (cal). Istota:
1 cal = 4,1868 J
Ciepło właściwe (c) byłoby stałą proporcji podstawowego równania kalorymetria. Wartość ta zależy bezpośrednio od substancji istniejącej w badanym organizmie.
Ciepło właściwe żelaza wynosi 0,00 cal/gº C. Ciepło właściwe wody w stanie ciekłym wynosi 1 cal/gº C.
Pojemność cieplna to wielkość, z której obliczana jest masa i substancja, z której wykonane jest ciało.
C = m.c
Będąc tym
C = pojemność cieplna (j/°C lub cal/°C)
m = masa (kg lub g)
c = ciepło właściwe (J/kgº C lub wapno/gº C)
W naczyniu o temperaturze pokojowej (20ºC) umieszczono 1,5 kg wody. Po podgrzaniu temperatura wody wzrasta do 85°C. Biorąc pod uwagę, że ciepło właściwe wynosi 1 cal/gº C.
Oblicza się ilość ciepła odebranego przez wodę do osiągnięcia tej temperatury oraz pojemność cieplną tej porcji wody. Aby rozwiązać ten przypadek, musimy zastąpić wszystkie wartości w podstawowym równaniu kalorymetria.
Dbałość o jedność jest bardzo ważna. Masę wody podaje się w kilogramach. Ponieważ jednostką ciepła właściwego jest cal/gº C.
Możliwe jest obliczenie ilości ciepła odebranego lub przekazanego ciału, które zmieniło swój stan fizyczny.
Podczas gdy to ciało otrzymuje tę energię, zmieniając fazy, jego temperatura jest stała. To ciepło utajone to następujący wzór:
Q = m. L
Q = ilość ciepła (J lub wapno)
m = masa (kg lub g)
L = ciepło utajone (J/kg lub cal/g)
Ile ciepła potrzeba, aby 600 kg lodowy o temperaturze 0°C zamienił się w wodę o tej temperaturze? Należy wziąć pod uwagę, że ciepło utajone topnienia lodu wynosi 80 cal/g.
W tym obliczeniu zastąp wartości formuły, nie zapominając o przekształceniu jednostek:
m = 600 kg = 600 000 g
L = 80 kcal/gº C
Q = 600 000. 80 = 48 000 000 kcal = 48 000 kcal
Gdy dwa lub więcej ciał wymieniają ciepło, to przekazywanie ciepła będzie następowało w taki sposób, że ciało o wyższej temperaturze przekaże tę energię cieplną ciału o niższej temperaturze.
W izolowanych systemach cieplnych te wymiany ciepła będą miały miejsce do momentu ustalenia się między nimi bilansu cieplnego. Ostateczna temperatura między ciałami będzie taka sama. A kiedy ten etap zostanie osiągnięty, cała energia zostaje zachowana.
Jest to czas, w którym następuje przenoszenie ciepła z jednego ciała do drugiego.
Propagacja ciepła odbywa się na trzy różne sposoby:
Przewodnictwo cieplne badane w kalorymetrii ma miejsce, gdy dochodzi do rozchodzenia się ciepła poprzez mieszanie termiczne, które zachodzi w atomach i cząsteczkach.
To pobudzenie jest przenoszone na ciało tak długo, jak istnieje między nimi różnica temperatur. Należy podkreślić, że aby zaszła transmisja energii cieplnej, czyli ciepła, potrzebny jest materiał, który będzie przewodnikiem. Zwykle są to ciała stałe lub płyny.
Istnieją materiały ułatwiające to przewodzenie. Wśród nich są metale. Istnieją również izolatory termiczne, które niedoskonale przewodzą ciepło. Będą to drewno, korek i styropian.
Przykładem tego ciepła przewodzenia może być patelnia z aluminiową łyżką. Łyżeczka bardzo szybko się nagrzewa, może nawet poparzyć rękę.
Dlatego łyżka ma drewno lub specjalne materiały, w których je trzymamy, aby uniknąć poparzeń.
Konwekcja cieplna to przenoszenie ciepła podczas transportu nagrzanego materiału ze względu na różnicę gęstości. Dzieje się tak w ciałach ciekłych i gazowych (gazach).
Kiedy substancja jest podgrzewana, gęstość tego ciała maleje. Ta zmiana gęstości ciała powoduje ruch wewnątrz ciała gazowego lub ciekłego.
Podgrzana część uniesie się, a gęstsza część ciała opadnie, tworząc w ten sposób ruch w cieczy lub gazie. Nazywa się to prądami konwekcyjnymi.
To dokładnie wyjaśnia ogrzewanie wody w garnku. Poprzez te prądy konwekcyjne podnosi się najgorętsza woda, a schodzi najzimniejsza, która byłaby najgęstsza.
Promieniowanie cieplne przenosi ciepło za pomocą fal elektromagnetycznych. Ta transmisja energii cieplnej nie wymaga materialnego ośrodka, aby ciała mogły tę energię otrzymać.
Przykładem tego jest promieniowanie słoneczne na naszej planecie, tutaj ciała nie mają kontaktu.
Kiedy ciało zostaje uderzone, część promieniowania zostaje pochłonięta i ta część zostaje odbita. Ilość pochłoniętego promieniowania zwiększy energię kinetyczną cząsteczek organizmu.
Kiedy ciała są ciemne, pochłaniają więcej promieniowania, które na nich jest. Natomiast ciała lekkie mają tendencję do odbijania tego promieniowania.
Zapisz się na naszą listę e-mailową i otrzymuj ciekawe informacje i aktualizacje na swoją skrzynkę e-mail
Dziękujemy za zarejestrowanie się.