كيفية حساب السعة الحرارية المولية

السعة الحرارية المولية هي كمية الحرارة التي يجب إضافتها لرفع 1 مول (مول) من مادة ما لرفع درجة حرارتها درجة واحدة (إما مئوية أو كلفن). يمكن إيجاد السعة الحرارية المولية باستخدام صيغة السعة الحرارية المولية التي تتطلب أخذ الحرارة النوعية وضربها في الكتلة المولية.

يتم عرض صيغة السعة الحرارية المولية أدناه:

ما هي الحرارة النوعية؟ ال حرارة نوعية من السائل هو مقدار الحرارة التي يجب إضافتها إلى 1 جرام من السائل لرفع درجة حرارته درجة واحدة (إما مئوية أو كلفن). كلما زادت السعة الحرارية ، زادت الحرارة المطلوبة لرفع درجة الحرارة.

ال السعة الحرارية أكثر عمومية من أي من المصطلحين أعلاه. يمثل مقدار الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة كمية معينة من المادة بمقدار درجة واحدة.

الحرارة النوعية للماء هي 4.18 J / g-K. من المهم ملاحظة الوحدات: الجول للطاقة أو الحرارة. الكلفن هو لزيادة درجة الحرارة. أخيرًا ، g هي للكمية المحددة للمادة.

تذكر أن السعة الحرارية المولية للمادة هي السعة الحرارية لـ 1 مول من المادة. هذا يعني أنه في الوحدات يجب عليك تضمين مول بدلاً من الجرام.

بدلاً من الجرام ، تحتاج إلى التحويل إلى مول. هذا يتطلب استخدام صيغة السعة الحرارية المولية. هذا يعني أنك بحاجة إلى الحرارة النوعية للماء والكتلة المولية للماء. الكتلة المولية للماء 18.0 جم / مول.

بضرب ذلك معًا تحصل على:

بشكل عام ، لإيجاد السعة الحرارية المولية لمركب أو عنصر ، يمكنك ببساطة ضرب الحرارة النوعية في الكتلة المولية.

على سبيل المثال ، الحرارة النوعية للميثان (CH₄) هو 2.20 J / g-K. للتحويل إلى سعة حرارية مولارية ، يمكنك الاستفادة من صيغة السعة الحرارية المولية: اضرب الحرارة النوعية بالكتلة المولية للميثان. الكتلة المولية للميثان هي 16.04 J / g-K.

بضرب ما سبق معًا تحصل على:

من أجل حساب كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة كمية معينة من مادة ما بعدد معين من الدرجات ، يمكنك استخدام المعادلة التالية:

هنا ، q هي الحرارة ، n هي عدد المول ، C هي السعة الحرارية المولية ، و T هي التغير في درجة الحرارة.

على سبيل المثال: ما مقدار الحرارة اللازمة لزيادة درجة حرارة 5 مول من الزئبق بمقدار 10 كلفن؟ تبلغ الحرارة النوعية للزئبق 27.8 جول / مول- كلفن.

هكذا،

ن = 5 مول

C = 27.8 جول / مول- ك

ΔT = 10 ك

س =؟

بإدخال هذا في المعادلة يعطي:

لذا فإن كمية الحرارة المطلوبة لتسخين 5 مول من الزئبق بمقدار 10 كلفن هي:

يمكنك أيضًا الاستفادة من هذه المعادلة لإيجاد عدد جزيئات المادة إذا كنت تعرف مقدار الحرارة التي تم امتصاصها.

على سبيل المثال: أنت تعلم أن عينة من كربونات الكالسيوم (CaCO₃) بمقدار 5 كلفن ، وكانت الطاقة الممتصة 550 جول ، وسعة الحرارة المولارية 82 جول / مول- كلفن.

ن =؟

C = 82 جول / مول- ك

ΔT = 5 ك

ف = 550 ي

هذا يعني أنه يمكنك إعادة ترتيب المعادلة الأصلية بحيث يمكنك إيجاد قيمة n بدلًا من إيجاد q ، وهو ما تعرفه بالفعل.

الآن ، يتم إدخال القيم المعروفة:

أخيرًا ، هذا يعني أن العينة لديها:

تسمح لك هذه المعادلة بتحديد أي من الكميات الأربعة ، علمًا بأن لديك الثلاثة الأخرى!