Η γραμμομοριακή ικανότητα θερμότητας είναι η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να προστεθεί για να αυξηθεί 1 γραμμομόριο (mol) μιας ουσίας προκειμένου να αυξηθεί η θερμοκρασία της κατά έναν βαθμό (είτε Κελσίου είτε Κέλβιν). Η γραμμομοριακή θερμική ικανότητα μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας τον τύπο μοριακής θερμικής ικανότητας που απαιτεί λήψη της συγκεκριμένης θερμότητας και πολλαπλασιασμό της με τη μοριακή μάζα.
Ο τύπος μοριακής θερμικής ικανότητας φαίνεται παρακάτω:
Ποια είναι η ειδική θερμότητα; ο ειδική θερμότητα υγρού είναι η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να προστεθεί σε 1 γραμμάριο υγρού για να αυξηθεί η θερμοκρασία του κατά ένα βαθμό (είτε Κελσίου είτε Κέλβιν). Όσο μεγαλύτερη είναι η θερμική ικανότητα, τόσο περισσότερη θερμότητα απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας.
ο θερμοχωρητικότητα είναι πιο γενικό από οποιονδήποτε από τους παραπάνω όρους. Αντιπροσωπεύει την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας μιας δεδομένης ποσότητας της ουσίας κατά ένα βαθμό.
Ποια είναι η ειδική θερμότητα του νερού;
Η ειδική θερμότητα του νερού είναι 4,18 J / g-K. Είναι σημαντικό να σημειώσετε τις μονάδες: Οι ζούλες προορίζονται για ενέργεια ή θερμότητα. Το Kelvin είναι για την αύξηση του βαθμού στη θερμότητα. Τέλος, το g είναι για τη δηλωμένη ποσότητα της ουσίας.
Ποια είναι η μοριακή θερμική ικανότητα του νερού;
Θυμηθείτε, η γραμμομοριακή θερμική ικανότητα μιας ουσίας είναι η θερμική ικανότητα 1 mol μιας ουσίας. Αυτό σημαίνει ότι στις μονάδες θα πρέπει να συμπεριλάβετε mol αντί για γραμμάρια.
Αντί για γραμμάρια, πρέπει να μετατρέψετε σε mol. Αυτό απαιτεί τη χρήση του τύπου μοριακής χωρητικότητας θερμότητας. Αυτό σημαίνει ότι χρειάζεστε τη συγκεκριμένη θερμότητα του νερού και τη μοριακή μάζα του νερού. Η μοριακή μάζα του νερού είναι 18,0 g / mol.
Πολλαπλασιάζοντας αυτό μαζί παίρνετε:
Υπολογισμός δυναμικότητας μοριακής θερμότητας
Γενικά, για να βρείτε τη μοριακή θερμική ικανότητα μιας ένωσης ή στοιχείου, πολλαπλασιάζετε απλά τη συγκεκριμένη θερμότητα με τη μοριακή μάζα.
Για παράδειγμα, η ειδική θερμότητα του μεθανίου (CH4) είναι 2,20 J / g-K. Για να μετατρέψετε σε γραμμομοριακή ικανότητα θερμότητας μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον τύπο γραμμομοριακής θερμικότητας: Πολλαπλασιάστε τη συγκεκριμένη θερμότητα με τη γραμμομοριακή μάζα του μεθανίου. Η μοριακή μάζα του μεθανίου είναι 16,04 J / g-K.
Πολλαπλασιάζοντας τα παραπάνω, παίρνετε:
Πόση θερμότητα απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας μιας ουσίας;
Για να υπολογίσετε πόση θερμότητα απαιτείται για να αυξήσετε τη θερμοκρασία μιας δεδομένης ποσότητας μιας ουσίας κατά έναν δεδομένο αριθμό βαθμών, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την ακόλουθη εξίσωση:
Εδώ, q είναι η θερμότητα, n είναι ο αριθμός mol, C είναι η γραμμομοριακή ικανότητα θερμότητας, και ΔT είναι η αλλαγή θερμοκρασίας.
Για παράδειγμα: Πόση θερμότητα απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας των 5 mol υδραργύρου (Hg) κατά 10 K; Η ειδική θερμότητα του υδραργύρου είναι 27,8 J / mol-K.
Ετσι,
n = 5 mol
C = 27,8 J / mol-Κ
ΔΤ = 10 Κ
q =?
Η σύνδεση με αυτήν στην εξίσωση δίνει:
Έτσι, η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση 5 mol Hg κατά 10 K είναι:
Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε αυτήν την εξίσωση για να βρείτε τον αριθμό mol μιας ουσίας εάν γνωρίζετε πόση θερμότητα απορροφήθηκε.
Για παράδειγμα: Γνωρίζετε ότι ένα δείγμα ανθρακικού ασβεστίου (CaCO)3) έχει αυξηθεί κατά 5 K, η απορροφούμενη ενέργεια ήταν 550 J και η γραμμομοριακή ικανότητα θερμότητας είναι 82 J / mol-K.
n =?
C = 82 J / mol-Κ
ΔΤ = 5 Κ
q = 550 J
Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να αναδιατάξετε την αρχική εξίσωση έτσι ώστε αντί να επιλύσετε το q, το οποίο ήδη γνωρίζετε, μπορείτε να λύσετε το n.
Τώρα, συνδέοντας τις γνωστές τιμές:
Τέλος, αυτό σημαίνει ότι το δείγμα είχε:
Αυτή η εξίσωση σάς επιτρέπει να προσδιορίσετε οποιαδήποτε από τις τέσσερις ποσότητες, δεδομένου ότι έχετε τις άλλες τρεις!