כיצד לחשב את כמות החום המשתחרר

כמה תגובות כימיות משחררות אנרגיה על ידי חום. במילים אחרות, הם מעבירים חום לסביבתם. אלה ידועים בשם אקסותרמי תגובות: "אקסו" מתייחס לחיצוני, או חיצוני, ו"תרמי "פירושו חום.

כמה דוגמאות לתגובות אקסותרמיות כוללות בעירה (צריבה), תגובות חמצון (חלודה) ותגובות ניטרול בין חומצות לאלקליות. פריטים יומיומיים רבים כמו מחממי ידיים ופחיות חימום עצמיות לקפה ומשקאות חמים אחרים עוברים תגובות אקסותרמיות.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

כדי לחשב את כמות החום המשתחרר בתגובה כימית, השתמש במשוואה Q = mc ΔT, איפה ש האם אנרגיית החום מועברת (בג'אול), M האם מסת הנוזל שמחומם (בקילוגרמים), ג הוא קיבולת החום הספציפית של הנוזל (ג'אול לק"ג מעלות צלזיוס), ו ΔT הוא שינוי הטמפרטורה של הנוזל (מעלות צלזיוס).

חשוב לזכור שטמפרטורה וחום אינם אותו דבר. טֶמפֶּרָטוּרָה הוא מדד כמה חם משהו, נמדד במעלות צלזיוס או מעלות פרנהייט, בעוד חוֹם הוא מדד לאנרגיה התרמית הכלולה באובייקט שנמדד בג'אול.

כאשר אנרגיית חום עוברת לאובייקט, עליית הטמפרטורה שלו תלויה ב:

• המסה של האובייקט
• החומר ממנו עשוי האובייקט 
• כמות האנרגיה המופעלת על האובייקט

ככל שאנרגיית החום מועברת יותר לאובייקט, כך גדלה הטמפרטורה שלו.

קיבולת החום הספציפית (ג) של חומר הוא כמות האנרגיה הדרושה לשינוי הטמפרטורה של 1 ק"ג של החומר ביחידת טמפרטורה אחת. לחומרים שונים יכולות חום ספציפיות שונות, למשל, למים קיבולת חום ספציפית של 4,181 ג'ואל לק"ג מעלות צלזיוס, לחמצן יכולת חום ספציפית של 918 ג'ואל לק"ג מעלות צלזיוס, ולעופרת קיבולת חום ספציפית של 128 ג'ואל לק"ג מעלות C.

כדי לחשב את האנרגיה הנדרשת להעלאת הטמפרטורה של מסה ידועה של חומר, אתה משתמש בנוסחת החום הספציפית:

Q = m × c × ΔT

ש האם האנרגיה מועברת בג'אול, M הוא מסת החומרים בק"ג, ג הוא קיבולת החום הספציפית ב- J / kg מעלות צלזיוס, ו- ΔT הוא שינוי הטמפרטורה במעלות C בנוסחת החום הספציפית.

תאר לעצמך 100 גרם של חומצה מעורבבת עם 100 גרם של אלקלי, מה שגרם לעליית הטמפרטורה מ -24 מעלות צלזיוס ל -32 מעלות צלזיוס.

ניתן להפחית את המשוואה לתגובת ניטרול בין חומצה לאלקלי ל:

ה⁺ + אה^- -> H2O
הנוסחה לשימוש: Q = mc ∆T

מסה = M = 100 גרם + 100 גרם / 1000 גרם לק"ג = 0.2 גרם (נתון משמעותי אחד)

קיבולת חום ספציפית של מים = ג = 4,186 J / ק"ג מעלות צלזיוס
שינוי בטמפרטורה = ΔT = 24 מעלות צלזיוס - 32 מעלות צלזיוס = -8 מעלות צלזיוס

ש = (0.2 ק"ג) (4,186 J / ק"ג מעלות צלזיוס) (-8 מעלות צלזיוס)
Q = -6,688 J, כלומר 6,688 ג'אול של חום משתחרר.