A moláris hőkapacitás az a hőmennyiség, amelyet hozzá kell adni 1 mol (mol) anyag emeléséhez annak hőmérsékletének egy fokos (Celsius vagy Kelvin) emeléséhez. A moláris hőkapacitás a moláris hőkapacitás képlet alkalmazásával határozható meg, amely megköveteli a fajlagos hő felvételét és a moláris tömeggel való szorzását.
A moláris hőkapacitás képlete az alábbiakban látható:
Mi a fajlagos hő? A fajlagos hő A folyadék mennyisége az a hőmennyiség, amelyet hozzá kell adni 1 gramm folyadékhoz annak hőmérsékletének egy fokos (Celsius vagy Kelvin) emeléséhez. Minél nagyobb a hőkapacitás, annál több hőre van szükség a hőmérséklet emeléséhez.
A hőkapacitás általánosabb, mint a fenti kifejezések bármelyike. Ez azt a hőmennyiséget jelenti, amely szükséges az anyag adott mennyiségének hőmérsékletének egy fokkal történő emeléséhez.
Mi a víz fajlagos hője?
A víz fajhője 4,18 J / g-K. Fontos megjegyezni az egységeket: a joule az energia vagy a hő. A Kelvin a hőfok növekedését jelenti. Végül g az anyag megadott mennyiségére vonatkozik.
Mekkora a víz moláris hőkapacitása?
Ne feledje, hogy egy anyag moláris hőkapacitása 1 mol anyag hőkapacitása. Ez azt jelenti, hogy az egységekben gramm helyett molot kell tartalmaznia.
Gramm helyett molvá kell átalakítani. Ehhez a moláris hőkapacitás-képletet kell használni. Ez azt jelenti, hogy szükség van a fajlagos vízhőre és a víz moláris tömegére. A víz moláris tömege 18,0 g / mol.
Megszorozva ezt együtt:
Moláris hőkapacitás kiszámítása
Általában annak érdekében, hogy megtaláljuk egy vegyület vagy elem moláris hőkapacitását, egyszerűen meg kell szorozni a fajlagos hőt a moláris tömeggel.
Például a metán (CH4) 2,20 J / g-K. A moláris hőkapacitásra való átalakításhoz használhatja a moláris hőkapacitás képletet: Szorozza meg a fajlagos hőt a metán moláris tömegével. A metán moláris tömege 16,04 J / g-K.
A fentieket megszorozva kapjuk:
Mennyi hő szükséges az anyag hőmérsékletének emeléséhez?
A következő egyenletet használhatja annak kiszámításához, hogy mennyi hőre van szükség egy adott anyagmennyiség hőmérsékletének adott fokkal történő emeléséhez:
Itt q a hő, n a mol száma, C a moláris hőkapacitás és ΔT a hőmérséklet változása.
Például: Mennyi hőre van szükség az 5 mol higany (Hg) hőmérsékletének 10 K-val történő emeléséhez? A higany fajhője 27,8 J / mol-K.
Így,
n = 5 mol
C = 27,8 J / mol-K
ΔT = 10 K
q =?
Ha ezt beillesztjük az egyenletbe, akkor:
Tehát 5 mol Hg 10 K felmelegítéséhez szükséges hőmennyiség:
Használhatja ezt az egyenletet az anyag mólszámának meghatározásához is, ha tudja, mennyi hőt szívott fel.
Például: Tudja, hogy a kalcium-karbonát (CaCO3) 5 K-val megemelkedett, az elnyelt energia 550 J volt, és a moláris hőteljesítmény 82 J / mol-K.
n =?
C = 82 J / mol-K
ΔT = 5 K
q = 550 J
Ez azt jelenti, hogy átrendezheti az eredeti egyenletet, így ahelyett, hogy már q ismeri a q-t, megoldhatja n-re.
Most csatlakoztassa az ismert értékeket:
Végül ez azt jelenti, hogy a mintának:
Ez az egyenlet lehetővé teszi a négy mennyiség bármelyikének meghatározását, tekintettel arra, hogy megvan a másik három!