De warmte afgegeven is de overdracht van energie tussen twee lichamen bij verschillende temperaturen. Degene met de hoogste temperatuur geeft warmte af aan degene met de lagere temperatuur. Of een lichaam warmte opgeeft of absorbeert, de temperatuur of de fysieke toestand kan variëren afhankelijk van de massa en de kenmerken van het materiaal waaruit het is gemaakt..
Een goed voorbeeld is een dampende kop koffie. De metalen lepel waarmee de suiker wordt geroerd, warmt op. Als het lang genoeg in de beker blijft, zullen koffie en een metalen lepel hun temperatuur gelijkmaken: de koffie is afgekoeld en de lepel heeft warmte afgegeven. Een deel van de warmte zal in de omgeving terechtkomen, aangezien het systeem niet geïsoleerd is.
Terwijl de temperaturen gelijk werden, de thermisch evenwicht.
Als je dezelfde test zou doen met een plastic theelepel, zou je zeker merken dat deze niet zo snel opwarmt als de metalen, maar uiteindelijk zal hij ook in balans komen met de koffie en alles eromheen..
Dit komt doordat metaal warmte beter geleidt dan plastic. Aan de andere kant geeft koffie zeker een andere warmte af dan warme chocolademelk of andere dranken. Dus de warmte die door elk object wordt gegeven of geabsorbeerd, hangt af van het materiaal of de substantie waarvan het is gemaakt..
Artikel index
Warmte verwijst altijd naar de stroom of doorgang van energie tussen het ene object en het andere, vanwege het temperatuurverschil.
Daarom spreken we van overgedragen warmte of opgenomen warmte, want door op een of andere manier warmte of energie toe te voegen of te onttrekken, is het mogelijk om de temperatuur van een element te wijzigen..
De hoeveelheid warmte die het heetste object afgeeft, wordt meestal Q genoemd. Deze waarde is evenredig met de massa van het object. Een lichaam met een grote massa kan meer warmte afgeven dan een ander met een lagere massa..
Een andere belangrijke factor bij het berekenen van de afgegeven warmte is het temperatuurverschil dat wordt ervaren door het object dat de warmte afgeeft. Het wordt aangeduid als ΔT en het wordt als volgt berekend:
ΔT = TF. - Tof
Ten slotte hangt de hoeveelheid overgedragen warmte ook af van de aard en kenmerken van het object, die kwantitatief worden samengevat in een constante genaamd soortelijke warmte van het materiaal, aangeduid als c.
Dus tenslotte is de uitdrukking voor de overgedragen warmte de volgende:
Qopgeleverd = - m.c.ΔT
Toegeven wordt gesymboliseerd door een minteken.
Specifieke warmte is de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van 1 g stof met 1 ºC te verhogen. Het is een intrinsieke eigenschap van het materiaal. De eenheden in het internationale systeem zijn: joule / kg. K (Joule tussen kilogram x temperatuur in graden Kelvin).
Warmtecapaciteit C is een gekoppeld concept, maar net iets anders, aangezien het om de massa van het object gaat. De warmtecapaciteit wordt als volgt gedefinieerd:
C = mc
Zijn eenheden in S.I. zij zijn Joule / K. De vrijkomende warmte kan dus ook equivalent worden uitgedrukt als:
Q = -C. ΔT
Om de warmte die door een object wordt afgegeven te berekenen, moet u het volgende weten:
- De soortelijke warmte van de stof die de warmte afgeeft.
- De massa van genoemde substantie
- De uiteindelijke temperatuur die moet worden verkregen
Specifieke warmtewaarden voor veel materialen zijn experimenteel bepaald en zijn beschikbaar in tabellen.
Als deze waarde niet bekend is, is het mogelijk om deze te verkrijgen met behulp van een thermometer en water in een thermisch geïsoleerde container: de calorimeter. Een diagram van dit apparaat wordt getoond in de figuur bij oefening 1.
Een monster van de stof bij een bepaalde temperatuur wordt ondergedompeld in een vooraf afgemeten hoeveelheid water. De eindtemperatuur wordt gemeten en de soortelijke warmte van het materiaal wordt bepaald met de verkregen waarden..
Door het resultaat te vergelijken met de getabelleerde waarden, kan bekend worden welke stof het is. Deze procedure wordt genoemd calorimetrie.
De warmtebalans wordt uitgevoerd door energie te besparen:
Q opgeleverd + Q geabsorbeerd = 0
Een stuk koper van 0,35 kg wordt bij een temperatuur van 150 ° C in 500 ml water bij een temperatuur van 25 ° C gebracht. Vind:
a) De uiteindelijke evenwichtstemperatuur
b) Hoeveel warmte stroomt in dit proces?
ckoper = 385 J / kg. ºC
cwater = 4180 J / kg. ºC
Waterdichtheid: 1000 kg / m3
a) Koper geeft warmte af terwijl water het absorbeert. Aangezien het systeem als gesloten wordt beschouwd, komen alleen het water en het monster tussen in de warmtebalans:
Q opgeleverd = Q geabsorbeerd
Aan de andere kant is het vereist om de massa van 500 ml water te berekenen:
500 ml = 0,5 L = 0,0005 m3
Met deze gegevens wordt de massa van het water berekend:
massa = dichtheid x volume = 1000 kg / m3 . 0.0005 m3 = 0,5 kg
De vergelijking voor de warmte in elke stof wordt verhoogd:
Qopgeleverd = -mkoper . ckoper. ΔT = -0,35 kg. 385 J / kg. ° C . (T.F. -150 ºC) = -134,75 (TF. - 150) J
Qgeabsorbeerd = mWater . cWater. ΔT = 0,5 kg. 4186 J / kg. ºC. (TF. -25 ºC) = 2093 (TF. -25) J
Als we de resultaten gelijkstellen, hebben we:
2093 (TF. - 25) = -134,75 (TF. - 150)
Het is een lineaire vergelijking met een onbekende, waarvan de oplossing is:
TF. = 32,56 ºC
b) De hoeveelheid warmte die stroomt is de warmte die wordt overgedragen of geabsorbeerd:
Q opgeleverd = - 134,75 (32,56 - 150) J = 15823 J
Q geabsorbeerd = 2093 (32,56 - 25) J = 15823 J
Een stuk koper van 100 g wordt in een oven verwarmd op een temperatuur Tof en vervolgens wordt het in een koperen calorimeter van 150 g gebracht die 200 g water van 16 ° C bevat. De eindtemperatuur eenmaal in evenwicht is 38 ° C. Wanneer de calorimeter en zijn inhoud worden gewogen, blijkt dat ze 1,2 g water hebben verdampt. de begintemperatuur Tof?
Gegevens: de latente verdampingswarmte van water is Lv = 2257 kJ / kg
Deze oefening verschilt van de vorige, aangezien er rekening mee moet worden gehouden dat de calorimeter ook warmte opneemt. De warmte die vrijkomt door het stuk koper wordt geïnvesteerd in al het volgende:
- Verwarm het water in de calorimeter (200 g)
- Verwarm het koper waaruit de calorimeter is gemaakt (150 g)
- Verdamp 1,2 gram water (ook energie is nodig voor een faseverandering).
Qopgeleverd -100 X 1 x 10 -3 kg. 385 J / kg. ºC. (38 - T.of ) ºC -38,5. (38 - T.of) J
Q geabsorbeerd door calorimeter = Q geabsorbeerd door water + Q verdamping + Q geabsorbeerd door koper
0,2 kg .4186 J / kg ºC. (38 - 16 ºC) + 1,2 x 10-3 kg. 2257000 J / kg +0.150 kg .385 J / kg .ºC. (38 - 16 ºC) =
18418,4 +2708,4 + 1270,5 J = 22397,3 J
Daarom:
-38,5. (38 - T.of) = 22397,3
Tof = 619,7 ºC
De warmte die nodig is om de 1,2 g water op 100 ºC te brengen, had ook kunnen worden overwogen, maar in vergelijking daarmee is dat een vrij kleine hoeveelheid..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.