Ορισμένες χημικές αντιδράσεις απελευθερώνουν ενέργεια από τη θερμότητα. Με άλλα λόγια, μεταφέρουν θερμότητα στο περιβάλλον τους. Αυτά είναι γνωστά ως εξώθερμος αντιδράσεις: "Exo" αναφέρεται σε εξωτερικό ή εξωτερικό, και "θερμικό" σημαίνει θερμότητα.
Μερικά παραδείγματα εξωθερμικών αντιδράσεων περιλαμβάνουν καύση (καύση), αντιδράσεις οξείδωσης (σκουριά) και αντιδράσεις εξουδετέρωσης μεταξύ οξέων και αλκαλίων. Πολλά είδη καθημερινής χρήσης, όπως θερμαντικά χεριών και δοχεία αυτοθερμάνσεως για καφέ και άλλα ζεστά ροφήματα υφίστανται εξώθερμες αντιδράσεις.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Για να υπολογίσετε την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται σε μια χημική αντίδραση, χρησιμοποιήστε την εξίσωση Q = mc ΔΤ, όπου Ερ είναι η θερμική ενέργεια που μεταφέρεται (σε joules), Μ είναι η μάζα του υγρού που θερμαίνεται (σε χιλιόγραμμα), ντο είναι η ειδική θερμική ικανότητα του υγρού (joule ανά χιλιόγραμμο βαθμοί Κελσίου), και ΔΤ είναι η μεταβολή της θερμοκρασίας του υγρού (βαθμοί Κελσίου).
Διαφορά μεταξύ θερμότητας και θερμοκρασίας
Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι η θερμοκρασία και η θερμότητα δεν είναι το ίδιο πράγμα. Θερμοκρασία είναι ένα μέτρο για το πόσο ζεστό είναι κάτι, μετρούμενο σε βαθμούς Κελσίου ή βαθμούς Φαρενάιτ, ενώ θερμότητα είναι ένα μέτρο της θερμικής ενέργειας που περιέχεται σε ένα αντικείμενο που μετράται σε joules.
Όταν η θερμική ενέργεια μεταφέρεται σε ένα αντικείμενο, η αύξηση της θερμοκρασίας του εξαρτάται από:
- τη μάζα του αντικειμένου
- την ουσία από την οποία δημιουργήθηκε το αντικείμενο
- η ποσότητα ενέργειας που εφαρμόζεται στο αντικείμενο
Όσο περισσότερη θερμική ενέργεια μεταφέρεται σε ένα αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερη αυξάνεται η θερμοκρασία του.
Ειδική θερμοχωρητικότητα
Η ειδική θερμική ικανότητα (ντο) μιας ουσίας είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την αλλαγή της θερμοκρασίας 1 kg της ουσίας κατά 1 μονάδα θερμοκρασίας. Διαφορετικές ουσίες έχουν διαφορετικές ειδικές θερμικές ικανότητες, για παράδειγμα, το νερό έχει ειδική θερμική ικανότητα 4,181 joules / kg βαθμούς C, το οξυγόνο έχει ειδική θερμική ικανότητα 918 joules / kg βαθμούς C, και ο μόλυβδος έχει ειδική θερμική ικανότητα 128 joules / kg βαθμοί Γ.
Υπολογιστής θερμικής ενέργειας
Για να υπολογίσετε την ενέργεια που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας μιας γνωστής μάζας μιας ουσίας, χρησιμοποιείτε τον ειδικό τύπο θερμότητας:
Q = m × c × ΔΤ
Ερ είναι η ενέργεια που μεταφέρεται σε joules, Μ είναι η μάζα των ουσιών σε kg, ντο είναι η ειδική θερμική ικανότητα σε J / kg βαθμούς C, και ΔΤ είναι η αλλαγή θερμοκρασίας σε βαθμούς C στον συγκεκριμένο τύπο θερμότητας.
Υπολογιστής που απελευθερώνεται με θερμότητα
Φανταστείτε 100 g ενός οξέος αναμίχθηκαν με 100 g αλκαλίου, με αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας από 24 βαθμούς C σε 32 βαθμούς C.
Η εξίσωση για μια αντίδραση εξουδετέρωσης μεταξύ ενός οξέος και ενός αλκαλίου μπορεί να μειωθεί σε:
Η+ + Ω- -> H2O
Ο τύπος για χρήση: Q = mc ΔΤ
Μάζα = Μ = 100 g + 100 g / 1000 g ανά kg = 0,2 g (μία σημαντική τιμή)
Ειδική θερμοχωρητικότητα νερού = ντο = 4,186 J / kg βαθμούς C
Αλλαγή θερμοκρασίας = ΔΤ = 24 βαθμοί C - 32 βαθμοί C = -8 βαθμοί C
Ερ = (0,2 kg) (4,186 J / kg βαθμούς C) (-8 βαθμοί C)
Q = -6,688 J, που σημαίνει ότι 6.688 joules θερμότητας απελευθερώνεται.