Molowa pojemność cieplna to ilość ciepła, którą należy dodać, aby podnieść 1 mol (mol) substancji w celu podniesienia jej temperatury o jeden stopień (albo Celsjusza lub Kelwina). Molową pojemność cieplną można obliczyć za pomocą wzoru na molową pojemność cieplną, która wymaga pobrania ciepła właściwego i pomnożenia go przez masę molową.
Wzór na molową pojemność cieplną przedstawiono poniżej:
Jakie jest ciepło właściwe? ciepło właściwe cieczy to ilość ciepła, którą należy dodać do 1 grama cieczy, aby podnieść jej temperaturę o jeden stopień (albo Celsjusza lub Kelvina). Im większa pojemność cieplna, tym więcej ciepła jest potrzebne do podniesienia temperatury.
pojemność cieplna jest bardziej ogólny niż którykolwiek z powyższych terminów. Reprezentuje ilość ciepła potrzebną do podniesienia temperatury danej ilości substancji o jeden stopień.
Jakie jest właściwe ciepło wody?
Ciepło właściwe wody wynosi 4,18 J/g-K. Ważne jest, aby zwrócić uwagę na jednostki: dżule oznaczają energię lub ciepło. Kelvin dotyczy stopnia wzrostu ciepła. Wreszcie g oznacza podaną ilość substancji.
Jaka jest molowa pojemność cieplna wody?
Pamiętaj, że molowa pojemność cieplna substancji to pojemność cieplna 1 mola substancji. Oznacza to, że w jednostkach należy uwzględnić mol zamiast gramów.
Zamiast gramów musisz zamienić na mol. Wymaga to zastosowania wzoru na molową pojemność cieplną. Oznacza to, że potrzebujesz ciepła właściwego wody i masy molowej wody. Masa molowa wody wynosi 18,0 g/mol.
Mnożąc to razem, otrzymujesz:
Obliczanie molowej pojemności cieplnej
Ogólnie rzecz biorąc, aby znaleźć molową pojemność cieplną związku lub pierwiastka, wystarczy pomnożyć ciepło właściwe przez masę molową.
Na przykład ciepło właściwe metanu (CH4) wynosi 2,20 J/g-K. Aby przeliczyć na molową pojemność cieplną, możesz skorzystać ze wzoru molowej pojemności cieplnej: pomnóż ciepło właściwe przez masę molową metanu. Masa molowa metanu wynosi 16,04 J/g-K.
Mnożąc powyższe przez siebie, otrzymujesz:
Ile ciepła potrzeba do podniesienia temperatury substancji?
Aby obliczyć, ile ciepła potrzeba do podniesienia temperatury danej ilości substancji o zadaną liczbę stopni, można posłużyć się następującym równaniem:
Tutaj q to ciepło, n to liczba mol, C to molowa pojemność cieplna, a ΔT to zmiana temperatury.
Na przykład: Ile ciepła potrzeba, aby podnieść temperaturę 5 moli rtęci (Hg) o 10 K? Ciepło właściwe rtęci wynosi 27,8 J/mol-K.
A zatem,
n = 5 mol
C = 27,8 J/mol-K
ΔT = 10 K
q = ?
Wstawienie tego do równania daje:
Zatem ilość ciepła potrzebna do podgrzania 5 mol Hg o 10 K wynosi:
Możesz również skorzystać z tego równania, aby znaleźć liczbę moli substancji, jeśli wiesz, ile ciepła zostało pochłonięte.
Na przykład: Wiesz, że próbka węglanu wapnia (CaCO3) została podniesiona o 5 K, energia pochłonięta wyniosła 550 J, a molowa pojemność cieplna 82 J/mol-K.
n = ?
C = 82 J/mol-K
ΔT = 5 K
q = 550 J
Oznacza to, że możesz zmienić oryginalne równanie tak, że zamiast rozwiązywania dla q, które już znasz, możesz rozwiązać dla n.
Teraz podłączając znane wartości:
Ostatecznie oznacza to, że próbka miała:
To równanie pozwala określić dowolną z czterech wielkości, biorąc pod uwagę, że masz pozostałe trzy!