rumah / Fasa-fasa kitaran haid/ Haba tentu pelakuran pengiraan jumlah haba. Pengiraan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan dan dibebaskan olehnya semasa penyejukan

Haba tentu pelakuran pengiraan jumlah haba. Pengiraan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan dan dibebaskan olehnya semasa penyejukan

Apa yang akan lebih cepat panas di atas dapur - cerek atau baldi air? Jawapannya jelas - teko. Kemudian soalan kedua ialah mengapa?

Jawapannya tidak kurang jelas - kerana jisim air dalam cerek adalah kurang. Hebat. Dan kini anda boleh melakukan pengalaman fizikal sebenar sendiri di rumah. Untuk melakukan ini, anda memerlukan dua periuk kecil yang sama, jumlah air yang sama dan minyak sayuran, sebagai contoh, setengah liter dan dapur. Letakkan periuk dengan minyak dan air pada api yang sama. Sekarang lihat sahaja apa yang akan menjadi lebih cepat panas. Jika anda mempunyai termometer untuk cecair, anda boleh menggunakannya; jika tidak, anda boleh menguji suhu dengan jari anda dari semasa ke semasa, cuma berhati-hati agar tidak terbakar. Walau apa pun, anda tidak lama lagi akan melihat bahawa minyak panas dengan ketara lebih cepat daripada air. Dan satu lagi soalan, yang juga boleh dilaksanakan dalam bentuk pengalaman. Apa yang akan mendidih lebih cepat - air suam atau sejuk? Segala-galanya jelas sekali lagi - yang hangat akan menjadi yang pertama di garisan penamat. Mengapa semua soalan dan eksperimen aneh ini? Untuk menentukan kuantiti fizikal, dipanggil "jumlah haba".

Kuantiti haba

Jumlah haba ialah tenaga yang hilang atau diperolehi oleh badan semasa pemindahan haba. Ini jelas dari namanya. Apabila sejuk, badan akan kehilangan sedikit kuantiti haba, dan apabila dipanaskan - serap. Dan jawapan kepada soalan kami menunjukkan kepada kami Apakah jumlah haba bergantung kepada? Pertama, lebih banyak berat badan, lebih banyak haba mesti dibelanjakan untuk menukar suhunya sebanyak satu darjah. Kedua, jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan bergantung kepada bahan yang mengandunginya, iaitu, pada jenis bahan. Dan ketiga, perbezaan suhu badan sebelum dan selepas pemindahan haba juga penting untuk pengiraan kita. Berdasarkan perkara di atas, kita boleh tentukan jumlah haba menggunakan formula:

Q=cm(t_2-t_1) ,

di mana Q ialah jumlah haba,
m - berat badan,
(t_2-t_1) - perbezaan antara awal dan akhir suhu badan,
c ialah muatan haba tentu bahan, didapati daripada jadual yang sepadan.

Menggunakan formula ini, anda boleh mengira jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan mana-mana badan atau yang akan dikeluarkan oleh badan ini apabila menyejukkan.

Jumlah haba diukur dalam joule (1 J), seperti mana-mana jenis tenaga. Walau bagaimanapun, nilai ini diperkenalkan tidak lama dahulu, dan orang ramai mula mengukur jumlah haba lebih awal. Dan mereka menggunakan unit yang digunakan secara meluas pada zaman kita - kalori (1 kal). 1 kalori ialah jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air sebanyak 1 darjah Celsius. Berpandukan data ini, mereka yang suka mengira kalori dalam makanan yang mereka makan boleh, untuk keseronokan, mengira berapa liter air boleh direbus dengan tenaga yang mereka ambil dengan makanan pada siang hari.

Untuk mengetahui cara mengira jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan, mari kita mula-mula menentukan kuantiti ia bergantung.

Daripada perenggan sebelumnya kita sudah tahu bahawa jumlah haba ini bergantung pada jenis bahan yang terdiri daripada badan (iaitu, kapasiti haba spesifiknya):

Q bergantung kepada c.

Tetapi bukan itu sahaja.

Jika kita ingin memanaskan air dalam cerek supaya ia menjadi suam sahaja, maka kita tidak akan memanaskannya lama-lama. Dan supaya air menjadi panas, kami akan memanaskannya lebih lama. Tetapi semakin lama cerek bersentuhan dengan pemanas, semakin banyak haba yang akan diterima daripadanya. Akibatnya, semakin banyak suhu badan berubah apabila dipanaskan, semakin besar jumlah haba yang perlu dipindahkan kepadanya.

Biarkan suhu awal badan bermula, dan suhu akhir cenderung. Kemudian perubahan suhu badan akan dinyatakan dengan perbezaan

Δt = t akhir – t mula,

dan jumlah haba akan bergantung pada nilai ini:

Q bergantung kepada Δt.

Akhirnya, semua orang tahu bahawa pemanasan, sebagai contoh, 2 kg air memerlukan masa yang lebih lama(dan oleh itu lebih haba) daripada memanaskan 1 kg air. Ini bermakna jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan bergantung kepada jisim badan itu:

Q bergantung kepada m.

Jadi, untuk mengira jumlah haba, anda perlu mengetahui kapasiti haba tentu bahan dari mana badan itu dibuat, jisim badan ini dan perbezaan antara suhu akhir dan awalnya.

Biarkan, sebagai contoh, anda perlu menentukan berapa banyak haba yang diperlukan untuk memanaskan bahagian besi seberat 5 kg, dengan syarat suhu awalnya ialah 20 °C, dan suhu akhir hendaklah sama dengan 620 °C.

Daripada Jadual 8 kita dapati bahawa muatan haba tentu bagi besi ialah c = 460 J/(kg*°C). Ini bermakna memanaskan 1 kg besi sebanyak 1 °C memerlukan 460 J.

Untuk memanaskan 5 kg besi sebanyak 1 °C, 5 kali lebih banyak haba akan diperlukan, iaitu 460 J * 5 = 2300 J.

Untuk memanaskan seterika bukan sebanyak 1 °C, tetapi dengan Δt = 600 °C, 600 kali lebih banyak haba akan diperlukan, iaitu 2300 J * 600 = 1,380,000 J. Jumlah haba (modulo) yang sama akan dibebaskan dan apabila seterika ini menyejuk dari 620 hingga 20 °C.

Jadi, untuk mencari jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan atau dibebaskan olehnya semasa penyejukan, anda perlu mendarabkan kapasiti haba tentu badan dengan jisimnya dan dengan perbezaan antara suhu akhir dan awalnya.:

Apabila badan dipanaskan, tcon > tstart dan, oleh itu, Q > 0. Apabila badan disejukkan, tcon< t нач и, следовательно, Q < 0.

1. Berikan contoh yang menunjukkan bahawa jumlah haba yang diterima oleh jasad apabila dipanaskan bergantung kepada jisim dan perubahan suhunya. 2. Apakah formula yang digunakan untuk mengira jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan atau dikeluarkan olehnya semasa menyejukkan?

Dalam amalan, pengiraan haba sering digunakan. Sebagai contoh, apabila membina bangunan, adalah perlu untuk mengambil kira berapa banyak haba keseluruhan sistem pemanasan harus diberikan kepada bangunan. Anda juga harus tahu berapa banyak haba yang akan keluar ke ruang sekeliling melalui tingkap, dinding dan pintu.

Kami akan menunjukkan dengan contoh bagaimana untuk menjalankan pengiraan mudah.

Jadi, anda perlu mengetahui berapa banyak haba yang diterima bahagian tembaga apabila dipanaskan. Jisimnya ialah 2 kg, dan suhu meningkat daripada 20 hingga 280 °C. Pertama, menggunakan Jadual 1, kita menentukan kapasiti haba tentu kuprum dengan m = 400 J / kg °C). Ini bermakna memanaskan bahagian kuprum seberat 1 kg sebanyak 1 °C akan memerlukan 400 J. Untuk memanaskan bahagian kuprum seberat 2 kg dengan 1 °C, jumlah haba yang diperlukan adalah 2 kali lebih besar - 800 J. Suhu kuprum bahagian mesti dinaikkan lebih daripada 1 °C, dan pada 260 °C, ini bermakna 260 kali lebih haba akan diperlukan, iaitu 800 J 260 = 208,000 J.

Jika kita menyatakan jisim sebagai m, perbezaan antara suhu akhir (t 2) dan awal (t 1) - t 2 - t 1, kita memperoleh formula untuk mengira jumlah haba:

Q = cm(t 2 - t 1).

Contoh 1. Sebuah kawah besi seberat 5 kg diisi dengan air seberat 10 kg. Berapa banyak haba mesti dipindahkan ke dandang dengan air untuk menukar suhunya daripada 10 hingga 100 °C?

Apabila menyelesaikan masalah, anda perlu mengambil kira bahawa kedua-dua badan - dandang dan air - akan menjadi panas bersama. Pertukaran haba berlaku di antara mereka. Suhu mereka boleh dianggap sama, iaitu suhu dandang dan air berubah sebanyak 100 °C - 10 °C = 90 °C. Tetapi jumlah haba yang diterima oleh dandang dan air tidak akan sama. Lagipun, jisim mereka dan kapasiti haba tertentu adalah berbeza.

Memanaskan air dalam periuk

Contoh 2. Kami mencampurkan air seberat 0.8 kg pada suhu 25 °C dan air pada suhu 100 °C seberat 0.2 kg. Suhu campuran yang terhasil diukur, dan ternyata 40 °C. Hitung berapa banyak haba air panas yang hilang apabila disejukkan dan diterima air sejuk apabila dipanaskan. Bandingkan jumlah haba ini.

Mari kita catatkan keadaan masalah dan selesaikannya.

Kita melihat bahawa jumlah haba yang dikeluarkan oleh air panas dan jumlah haba yang diterima air sejuk, adalah sama antara satu sama lain. Ini bukan keputusan rawak. Pengalaman menunjukkan bahawa jika pertukaran haba berlaku antara jasad, maka tenaga dalaman semua jasad pemanasan meningkat sebanyak tenaga dalaman badan penyejuk berkurangan.

Apabila menjalankan eksperimen, biasanya ternyata tenaga yang dikeluarkan oleh air panas lebih besar daripada tenaga yang diterima oleh air sejuk. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa sebahagian daripada tenaga dipindahkan ke udara sekeliling, dan sebahagian daripada tenaga dipindahkan ke kapal di mana air itu bercampur. Kesamaan tenaga yang diberikan dan diterima akan lebih tepat, semakin sedikit kehilangan tenaga yang dibenarkan dalam eksperimen. Jika anda mengira dan mengambil kira kerugian ini, kesamarataan adalah tepat.

Soalan

Apakah yang anda perlu tahu untuk mengira jumlah haba yang diterima oleh jasad apabila dipanaskan?
Terangkan dengan contoh bagaimana jumlah haba yang diberikan kepada jasad apabila ia dipanaskan atau dibebaskan apabila ia disejukkan dikira.
Tulis formula untuk mengira jumlah haba.
Apakah kesimpulan yang boleh dibuat daripada eksperimen mencampurkan air sejuk dan panas? Mengapa tenaga ini tidak sama dalam amalan?

Latihan 8

Berapakah haba yang diperlukan untuk memanaskan 0.1 kg air sebanyak 1 °C?
Kira jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan: a) besi tuang seberat 1.5 kg untuk menukar suhunya sebanyak 200 °C; b) sudu aluminium seberat 50 g dari 20 hingga 90 °C; c) perapian bata seberat 2 tan dari 10 hingga 40 °C.
Berapa banyak haba yang dibebaskan apabila air dengan isipadu 20 liter disejukkan, jika suhu berubah dari 100 hingga 50 °C?

Senaman 81.
Kira jumlah haba yang akan dibebaskan semasa pengurangan Fe 2 O 3 aluminium logam jika 335.1 g besi diperolehi. Jawapan: 2543.1 kJ.
Penyelesaian:
Persamaan tindak balas:

= (Al 2 O 3) - (Fe 2 O 3) = -1669.8 -(-822.1) = -847.7 kJ

Pengiraan jumlah haba yang dibebaskan apabila menerima 335.1 g besi dibuat daripada perkadaran:

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : X; x = (0847.7 . 335,1)/ (2 . 55.85) = 2543.1 kJ,

di mana 55.85 jisim atom kelenjar.

Jawapan: 2543.1 kJ.

Kesan terma tindak balas

Tugasan 82.
Bergas etanol C2H5OH boleh diperolehi melalui interaksi etilena C 2 H 4 (g) dan wap air. Tulis persamaan termokimia untuk tindak balas ini, setelah terlebih dahulu mengira kesan habanya. Jawapan: -45.76 kJ.
Penyelesaian:
Persamaan tindak balas ialah:

C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) = C2H 5 OH (g); = ?

Nilai haba piawai pembentukan bahan diberikan dalam jadual khas. Memandangkan haba pembentukan bahan ringkas secara konvensional diandaikan sebagai sifar. Mari kita hitung kesan haba tindak balas menggunakan akibat hukum Hess, kita dapat:

= (C 2 H 5 OH) – [ (C 2 H 4) + (H 2 O)] =
= -235.1 -[(52.28) + (-241.83)] = - 45.76 kJ

Persamaan tindak balas di mana keadaan pengagregatannya atau pengubahsuaian kristal ditunjukkan di sebelah simbol sebatian kimia, serta nilai angka kesan haba dipanggil termokimia. Dalam persamaan termokimia, melainkan dinyatakan secara khusus, nilai kesan haba pada tekanan malar Q p ditunjukkan sama dengan perubahan dalam entalpi sistem. Nilai biasanya diberikan di sebelah kanan persamaan, dipisahkan dengan koma atau koma bernoktah. Nama singkatan berikut untuk keadaan pengagregatan bahan diterima: G- gas, dan- cecair, Kepada

Jika haba dibebaskan akibat tindak balas, maka< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) = C 2 H 5 OH (g); = - 45.76 kJ.

Jawapan:- 45.76 kJ.

Tugasan 83.
Kira kesan haba tindak balas pengurangan ferum (II) oksida dengan hidrogen berdasarkan persamaan termokimia berikut:

a) EO (k) + CO (g) = Fe (k) + CO 2 (g); = -13.18 kJ;
b) CO (g) + 1/2O 2 (g) = CO 2 (g); = -283.0 kJ;
c) H 2 (g) + 1/2O 2 (g) = H 2 O (g); = -241.83 kJ.
Jawapan: +27.99 kJ.

Penyelesaian:
Persamaan tindak balas untuk pengurangan besi (II) oksida dengan hidrogen mempunyai bentuk:

EeO (k) + H 2 (g) = Fe (k) + H 2 O (g); = ?

= (H2O) – [ (FeO)

Haba pembentukan air diberikan oleh persamaan

H 2 (g) + 1/2O 2 (g) = H 2 O (g); = -241.83 kJ,

dan haba pembentukan ferum (II) oksida boleh dikira dengan menolak persamaan (a) daripada persamaan (b).

=(c) - (b) - (a) = -241.83 – [-283.o – (-13.18)] = +27.99 kJ.

Jawapan:+27.99 kJ.

Tugasan 84.
Apabila gas hidrogen sulfida dan karbon dioksida berinteraksi, wap air dan karbon disulfida CS 2 (g) terbentuk. Tulis persamaan termokimia untuk tindak balas ini dan mula-mula hitung kesan habanya. Jawapan: +65.43 kJ.
Penyelesaian:
G- gas, dan- cecair, Kepada-- kristal. Simbol-simbol ini ditinggalkan jika keadaan agregat bahan-bahan adalah jelas, contohnya, O 2, H 2, dsb.
Persamaan tindak balas ialah:

2H 2 S (g) + CO 2 (g) = 2H 2 O (g) + CS 2 (g); = ?

Nilai haba piawai pembentukan bahan diberikan dalam jadual khas. Memandangkan haba pembentukan bahan ringkas secara konvensional diandaikan sebagai sifar. Kesan haba suatu tindak balas boleh dikira menggunakan akibat hukum Hess:

= (H 2 O) + (СS 2) – [(H 2 S) + (СO 2)];
= 2(-241.83) + 115.28 – = +65.43 kJ.

2H 2 S (g) + CO 2 (g) = 2H 2 O (g) + CS 2 (g); = +65.43 kJ.

Jawapan:+65.43 kJ.

Persamaan tindak balas termokimia

Tugasan 85.
Tuliskan persamaan termokimia bagi tindak balas antara CO (g) dan hidrogen, akibatnya CH 4 (g) dan H 2 O (g) terbentuk. Berapakah jumlah haba yang akan dibebaskan semasa tindak balas ini jika 67.2 liter metana terhasil dari segi keadaan biasa? Jawapan: 618.48 kJ.
Penyelesaian:
Persamaan tindak balas di mana keadaan pengagregatan atau pengubahsuaian kristal mereka, serta nilai berangka kesan haba ditunjukkan di sebelah simbol sebatian kimia, dipanggil termokimia. Dalam persamaan termokimia, melainkan dinyatakan secara khusus, nilai kesan haba pada tekanan malar Q p sama dengan perubahan dalam entalpi sistem ditunjukkan. Nilai biasanya diberikan di sebelah kanan persamaan, dipisahkan dengan koma atau koma bernoktah. Nama singkatan berikut untuk keadaan pengagregatan bahan diterima: G- gas, dan- sesuatu, Kepada- kristal. Simbol-simbol ini ditinggalkan jika keadaan agregat bahan-bahan adalah jelas, contohnya, O 2, H 2, dsb.
Persamaan tindak balas ialah:

CO (g) + 3H 2 (g) = CH 4 (g) + H 2 O (g); = ?

= (H 2 O) + (CH 4) – (CO)];
= (-241.83) + (-74.84) – (-110.52) = -206.16 kJ.

Persamaan termokimia akan menjadi:

22,4 : -206,16 = 67,2 : X; x = 67.2 (-206.16)/22?4 = -618.48 kJ; Q = 618.48 kJ.

Jawapan: 618.48 kJ.

Haba pembentukan

Tugasan 86.
Kesan haba tindak balas yang sama dengan haba pembentukan. Kira haba pembentukan NO berdasarkan persamaan termokimia berikut:
a) 4NH 3 (g) + 5O 2 (g) = 4NO (g) + 6H 2 O (l); = -1168.80 kJ;
b) 4NH 3 (g) + 3O 2 (g) = 2N 2 (g) + 6H 2 O (l); = -1530.28 kJ
Jawapan: 90.37 kJ.
Penyelesaian:
Haba pembentukan piawai adalah sama dengan haba tindak balas pembentukan 1 mol bahan ini daripada bahan mudah di bawah keadaan piawai (T = 298 K; p = 1.0325.105 Pa). Pembentukan NO daripada bahan mudah boleh diwakili seperti berikut:

1/2N 2 + 1/2O 2 = NO

Diberi ialah tindak balas (a), yang menghasilkan 4 mol NO, dan tindak balas diberi (b), yang menghasilkan 2 mol N2. Oksigen terlibat dalam kedua-dua tindak balas. Oleh itu, untuk menentukan haba piawai pembentukan NO, kita menyusun kitaran Hess berikut, iaitu, kita perlu menolak persamaan (a) daripada persamaan (b):

Oleh itu, 1/2N 2 + 1/2O 2 = NO; = +90.37 kJ.

Jawapan: 618.48 kJ.

Tugasan 87.
Ammonium klorida kristal terbentuk melalui tindak balas gas ammonia dan hidrogen klorida. Tulis persamaan termokimia untuk tindak balas ini, setelah terlebih dahulu mengira kesan habanya. Berapa banyak haba yang akan dibebaskan jika 10 liter ammonia digunakan dalam tindak balas, dikira dalam keadaan biasa? Jawapan: 78.97 kJ.
Penyelesaian:
Persamaan tindak balas di mana keadaan pengagregatan atau pengubahsuaian kristal mereka, serta nilai berangka kesan haba ditunjukkan di sebelah simbol sebatian kimia, dipanggil termokimia. Dalam persamaan termokimia, melainkan dinyatakan secara khusus, nilai kesan haba pada tekanan malar Q p sama dengan perubahan dalam entalpi sistem ditunjukkan. Nilai biasanya diberikan di sebelah kanan persamaan, dipisahkan dengan koma atau koma bernoktah. Perkara berikut telah diterima: Kepada-- kristal. Simbol-simbol ini ditinggalkan jika keadaan agregat bahan-bahan adalah jelas, contohnya, O 2, H 2, dsb.
Persamaan tindak balas ialah:

NH 3 (g) + HCl (g) = NH 4 Cl (k). ;

= ?
= (NH4Cl) – [(NH 3) + (HCl)];

Persamaan termokimia akan menjadi:

= -315.39 – [-46.19 + (-92.31) = -176.85 kJ.

22,4 : -176,85 = 10 : Haba yang dibebaskan semasa tindak balas 10 liter ammonia dalam tindak balas ini ditentukan daripada perkadaran:

Jawapan: X; x = 10 (-176.85)/22.4 = -78.97 kJ; Q = 78.97 kJ.