Kako izračunati molarni toplinski kapacitet

Molarni toplinski kapacitet je količina topline koja se mora dodati da bi se povisio 1 mol (mol) tvari da bi joj se temperatura povisila za jedan stupanj (bilo Celzijusa ili Kelvina). Molarni toplinski kapacitet može se pronaći korištenjem formule molarnog toplinskog kapaciteta koja zahtijeva uzimanje specifične topline i njezino množenje s molarnom masom.

Formula molarnog toplinskog kapaciteta prikazana je u nastavku:

Koja je specifična toplina? The određena toplina tekućine je količina topline koja se mora dodati 1 gramu tekućine da bi joj se temperatura povisila za jedan stupanj (ili Celzijusa ili Kelvina). Što je veći toplinski kapacitet, potrebno je više topline za povišenje temperature.

The toplinski kapacitet je općenitiji od bilo kojeg od gornjih pojmova. Predstavlja količinu topline potrebne za povišenje temperature određene količine tvari za jedan stupanj.

Specifična toplina vode je 4,18 J / g-K. Važno je napomenuti jedinice: Joules su za energiju ili toplinu. Kelvin je za stupanj povećanja topline. Konačno, g je za navedenu količinu tvari.

Zapamtite, molarni toplinski kapacitet tvari je toplinski kapacitet 1 mola tvari. To znači da u jedinice trebate uključiti mol umjesto grama.

Umjesto u grame, morate pretvoriti u mol. To zahtijeva upotrebu formule molarnog toplinskog kapaciteta. To znači da vam trebaju specifična toplina vode i molarna masa vode. Molarna masa vode je 18,0 g / mol.

Pomnoživši to zajedno dobivate:

Općenito, da biste pronašli molarni toplinski kapacitet spoja ili elementa, jednostavno pomnožite specifičnu toplinu s molarnom masom.

Na primjer, specifična toplina metana (CH₄) je 2,20 J / g-K. Za pretvaranje u molarni toplinski kapacitet možete upotrijebiti formulu molarnog toplinskog kapaciteta: Pomnožite specifičnu toplinu s molarnom masom metana. Molarna masa metana je 16,04 J / g-K.

Pomnoživši gore navedeno dobivate:

Da biste izračunali koliko je topline potrebno za povišenje temperature određene količine tvari za zadani broj stupnjeva, možete upotrijebiti sljedeću jednadžbu:

Ovdje je q toplina, n broj mola, C molarni toplinski kapacitet, a ΔT promjena temperature.

Na primjer: Koliko je topline potrebno da se temperatura 5 mola žive (Hg) poveća za 10 K? Specifična toplina žive je 27,8 J / mol-K.

Tako,

n = 5 mol

C = 27,8 J / mol-K

ΔT = 10 K

q =?

Uključivanjem ovog u jednadžbu dobiva se:

Dakle, količina topline potrebna za zagrijavanje 5 mol Hg za 10 K je:

Ovu jednadžbu možete koristiti i za pronalaženje broja molova tvari ako znate koliko je topline apsorbirano.

Na primjer: Znate da je uzorak kalcijevog karbonata (CaCO₃) je povišen za 5 K, apsorbirana energija bila je 550 J, a molarni toplinski kapacitet je 82 J / mol-K.

n =?

C = 82 J / mol-K

ΔT = 5 K

q = 550 J

To znači da možete preurediti izvornu jednadžbu tako da umjesto rješavanja za q, što već znate, možete riješiti za n.

Sad, uključivanje poznatih vrijednosti:

Konačno, to znači da je uzorak imao:

Ova jednadžba omogućuje vam utvrđivanje bilo koje od četiri veličine, s obzirom da imate ostale tri!