Die molare Wärmekapazität ist die Wärmemenge, die hinzugefügt werden muss, um 1 Mol (Mol) einer Substanz zu erhöhen, um ihre Temperatur um ein Grad (entweder Celsius oder Kelvin) zu erhöhen. Die molare Wärmekapazität kann mithilfe der Formel für die molare Wärmekapazität ermittelt werden, bei der die spezifische Wärme mit der Molmasse multipliziert wird.
Die Formel für die molare Wärmekapazität ist unten dargestellt:
Was ist die spezifische Wärme? Das spezifische Wärme einer Flüssigkeit ist die Wärmemenge, die 1 Gramm einer Flüssigkeit zugeführt werden muss, um ihre Temperatur um ein Grad (entweder Celsius oder Kelvin) zu erhöhen. Je größer die Wärmekapazität, desto mehr Wärme wird benötigt, um die Temperatur zu erhöhen.
Das Wärmekapazität ist allgemeiner als jeder der oben genannten Begriffe. Sie stellt die Wärmemenge dar, die erforderlich ist, um die Temperatur einer bestimmten Stoffmenge um ein Grad zu erhöhen.
Was ist die spezifische Wärme von Wasser?
Die spezifische Wärme von Wasser beträgt 4,18 J/g-K. Es ist wichtig, die Einheiten zu beachten: Joule sind für Energie oder Wärme. Das Kelvin steht für die Gradzunahme der Wärme. Schließlich steht g für die angegebene Stoffmenge.
Was ist die molare Wärmekapazität von Wasser?
Denken Sie daran, die molare Wärmekapazität eines Stoffes ist die Wärmekapazität von 1 Mol eines Stoffes. Dies bedeutet, dass Sie in den Einheiten Mol anstelle von Gramm angeben sollten.
Anstelle von Gramm müssen Sie in Mol umrechnen. Dies erfordert die Verwendung der molaren Wärmekapazitätsformel. Das heißt, Sie benötigen die spezifische Wärme von Wasser und die Molmasse von Wasser. Die Molmasse von Wasser beträgt 18,0 g/mol.
Multipliziert man das zusammen erhält man:
Berechnung der molaren Wärmekapazität
Um die molare Wärmekapazität einer Verbindung oder eines Elements zu ermitteln, multipliziert man im Allgemeinen einfach die spezifische Wärme mit der Molmasse.
Zum Beispiel die spezifische Wärme von Methan (CH4) beträgt 2,20 J/g-K. Um in molare Wärmekapazität umzurechnen, können Sie die molare Wärmekapazitätsformel verwenden: Multiplizieren Sie die spezifische Wärme mit der Molmasse von Methan. Die Molmasse von Methan beträgt 16,04 J/g-K.
Multipliziert man das Obige zusammen, erhält man:
Wie viel Wärme wird benötigt, um die Temperatur einer Substanz zu erhöhen?
Um zu berechnen, wie viel Wärme benötigt wird, um die Temperatur einer bestimmten Menge eines Stoffes um eine bestimmte Gradzahl zu erhöhen, können Sie die folgende Gleichung verwenden:
Dabei ist q die Wärme, n die Molzahl, C die molare Wärmekapazität und ΔT die Temperaturänderung.
Beispielsweise: Wie viel Wärme wird benötigt, um die Temperatur von 5 Mol Quecksilber (Hg) um 10 K zu erhöhen? Die spezifische Wärme von Quecksilber beträgt 27,8 J/mol-K.
So,
n = 5 mol
C = 27,8 J/mol-K
T = 10K
q = ?
Setzt man dies in die Gleichung ein, ergibt sich:
Die Wärmemenge, die erforderlich ist, um 5 mol Hg um 10 K zu erhitzen, beträgt also:
Sie können diese Gleichung auch verwenden, um die Molzahl eines Stoffes zu bestimmen, wenn Sie wissen, wie viel Wärme aufgenommen wurde.
Beispielsweise: Sie wissen, dass eine Probe von Calciumcarbonat (CaCO3) wurde um 5 K erhöht, die absorbierte Energie betrug 550 J und die molare Wärmekapazität beträgt 82 J/mol-K.
n = ?
C = 82 J/mol-K
T = 5K
q = 550 J
Dies bedeutet, dass Sie die ursprüngliche Gleichung so umordnen können, dass Sie statt nach q, das Sie bereits kennen, nach n auflösen können.
Fügen Sie nun die bekannten Werte ein:
Schließlich bedeutet dies, dass die Stichprobe Folgendes hatte:
Mit dieser Gleichung können Sie jede der vier Größen bestimmen, vorausgesetzt, Sie haben die anderen drei!