De molaire warmtecapaciteit is de hoeveelheid warmte die moet worden toegevoegd om 1 mol (mol) van een stof te verhogen om de temperatuur met één graad te verhogen (Celsius of Kelvin). De molaire warmtecapaciteit kan worden gevonden door de formule van de molaire warmtecapaciteit te gebruiken, waarbij de soortelijke warmte moet worden genomen en vermenigvuldigd met de molaire massa.
De formule voor de molaire warmtecapaciteit wordt hieronder weergegeven:
Wat is de soortelijke warmte? De specifieke hitte van een vloeistof is de hoeveelheid warmte die moet worden toegevoegd aan 1 gram vloeistof om de temperatuur met één graad te verhogen (Celsius of Kelvin). Hoe groter de warmtecapaciteit, hoe meer warmte er nodig is om de temperatuur te verhogen.
De warmte capaciteit is algemener dan een van de bovenstaande termen. Het vertegenwoordigt de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van een bepaalde hoeveelheid van de stof met één graad te verhogen.
Wat is de soortelijke warmte van water?
De soortelijke warmte van water is 4,18 J/g-K. Het is belangrijk om de eenheden te noteren: Joules zijn voor energie of warmte. De Kelvin is voor de mate van toename van warmte. Ten slotte is g voor de aangegeven hoeveelheid van de stof.
Wat is de molaire warmtecapaciteit van water?
Onthoud dat de molaire warmtecapaciteit van een stof de warmtecapaciteit is van 1 mol van een stof. Dit betekent dat u in de eenheden mol moet opnemen in plaats van gram.
In plaats van grammen moet je omrekenen naar mol. Dit vereist het gebruik van de formule voor de molaire warmtecapaciteit. Dat betekent dat je de soortelijke warmte van water en de molmassa van water nodig hebt. De molaire massa van water is 18,0 g/mol.
Als je dat met elkaar vermenigvuldigt, krijg je:
Molaire warmtecapaciteit berekenen
In het algemeen, om de molaire warmtecapaciteit van een verbinding of element te vinden, vermenigvuldigt u eenvoudig de soortelijke warmte met de molaire massa.
Bijvoorbeeld de soortelijke warmte van methaan (CH4) is 2,20 J/g-K. Om te converteren naar molaire warmtecapaciteit kun je gebruik maken van de formule voor molaire warmtecapaciteit: Vermenigvuldig de soortelijke warmte met de molaire massa van methaan. De molaire massa van methaan is 16,04 J/g-K.
Door bovenstaande met elkaar te vermenigvuldigen krijg je:
Hoeveel warmte is er nodig om de temperatuur van een stof te verhogen?
Om te berekenen hoeveel warmte er nodig is om de temperatuur van een bepaalde hoeveelheid van een stof met een bepaald aantal graden te verhogen, kun je de volgende vergelijking gebruiken:
Hier is q de warmte, n is het aantal mol, C is de molaire warmtecapaciteit en ΔT is de verandering in temperatuur.
Bijvoorbeeld: Hoeveel warmte is er nodig om de temperatuur van 5 mol kwik (Hg) met 10 K te verhogen? De soortelijke warmte van kwik is 27,8 J/mol-K.
Dus,
n = 5 mol
C = 27,8 J/mol-K
ΔT = 10 K
q = ?
Als je dit in de vergelijking invult, krijg je:
Dus de hoeveelheid warmte die nodig is om 5 mol Hg met 10 K te verwarmen is:
Je kunt deze vergelijking ook gebruiken om het aantal mol van een stof te vinden als je weet hoeveel warmte er is opgenomen.
Bijvoorbeeld: U weet dat een monster van calciumcarbonaat (CaCO3) met 5 K is verhoogd, de geabsorbeerde energie was 550 J en de molaire warmtecapaciteit is 82 J/mol-K.
n = ?
C = 82 J/mol-K
ΔT = 5 K
q = 550 J
Dit betekent dat je de oorspronkelijke vergelijking kunt herschikken zodat je in plaats van op te lossen voor q, wat je al weet, je kunt oplossen voor n.
Nu, de bekende waarden inpluggen:
Ten slotte betekent dit dat de steekproef had:
Met deze vergelijking kun je elk van de vier grootheden bepalen, aangezien je de andere drie hebt!