A capacidade de calor molar é a quantidade de calor que deve ser adicionada para elevar 1 mol (mol) de uma substância a fim de elevar sua temperatura em um grau (Celsius ou Kelvin). A capacidade de calor molar pode ser encontrada usando a fórmula da capacidade de calor molar, que requer pegar o calor específico e multiplicá-lo pela massa molar.
A fórmula da capacidade de calor molar é mostrada abaixo:
Qual é o calor específico? O calor específico de um líquido é a quantidade de calor que deve ser adicionada a 1 grama de um líquido para aumentar sua temperatura em um grau (Celsius ou Kelvin). Quanto maior a capacidade de calor, mais calor é necessário para aumentar a temperatura.
O capacidade de calor é mais geral do que qualquer um dos termos acima. Ele representa a quantidade de calor necessária para elevar em um grau a temperatura de uma determinada quantidade da substância.
Qual é o calor específico da água?
O calor específico da água é 4,18 J / g-K. É importante observar as unidades: Joules são para energia ou calor. O Kelvin é para o aumento de grau no calor. Finalmente, g é para a quantidade declarada da substância.
Qual é a capacidade térmica do molar da água?
Lembre-se de que a capacidade térmica molar de uma substância é a capacidade térmica de 1 mol de uma substância. Isso significa que nas unidades você deve incluir mol em vez de gramas.
Em vez de gramas, você precisa converter em mol. Isso requer o uso da fórmula de capacidade de calor molar. Isso significa que você precisa do calor específico da água e da massa molar da água. A massa molar da água é 18,0 g / mol.
Multiplicando isso, você obtém:
Calculando a capacidade de calor molar
Em geral, para encontrar a capacidade de calor molar de um composto ou elemento, basta multiplicar o calor específico pela massa molar.
Por exemplo, o calor específico do metano (CH4) é 2,20 J / g-K. Para converter em capacidade de calor molar, você pode usar a fórmula da capacidade de calor molar: Multiplique o calor específico pela massa molar do metano. A massa molar do metano é 16,04 J / g-K.
Multiplicando o acima, você obtém:
Quanto calor é necessário para elevar a temperatura de uma substância?
Para calcular quanto calor é necessário para elevar a temperatura de uma determinada quantidade de uma substância em um determinado número de graus, você pode usar a seguinte equação:
Aqui, q é o calor, n é o número de mol, C é a capacidade de calor molar e ΔT é a mudança na temperatura.
Por exemplo: Quanto calor é necessário para aumentar a temperatura de 5 mol de mercúrio (Hg) em 10 K? O calor específico do mercúrio é 27,8 J / mol-K.
Desse modo,
n = 5 mol
C = 27,8 J / mol-K
ΔT = 10 K
q =?
Conectar isso à equação dá:
Portanto, a quantidade de calor necessária para aquecer 5 mol de Hg em 10 K é:
Você também pode usar esta equação para encontrar o número de moles de uma substância se souber quanto calor foi absorvido.
Por exemplo: Você sabe que uma amostra de carbonato de cálcio (CaCO3) foi aumentado em 5 K, a energia absorvida foi de 550 J e a capacidade de calor molar é de 82 J / mol-K.
n =?
C = 82 J / mol-K
ΔT = 5 K
q = 550 J
Isso significa que você pode reorganizar a equação original para que, em vez de resolver para q, que você já conhece, possa resolver para n.
Agora, conectando os valores conhecidos:
Finalmente, isso significa que a amostra teve:
Esta equação permite que você determine qualquer uma das quatro quantidades, desde que você tenha as outras três!