วิธีการคำนวณปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมา

ปฏิกิริยาเคมีบางอย่างปล่อยพลังงานด้วยความร้อน กล่าวอีกนัยหนึ่ง พวกมันถ่ายเทความร้อนไปยังสภาพแวดล้อม เหล่านี้เรียกว่า คายความร้อน ปฏิกิริยา: "Exo" เกี่ยวข้องกับภายนอกหรือภายนอก และ "thermic" หมายถึงความร้อน

ตัวอย่างของปฏิกิริยาคายความร้อน ได้แก่ การเผาไหม้ (การเผาไหม้) ปฏิกิริยาออกซิเดชัน (การเกิดสนิม) และปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางระหว่างกรดและด่าง ของใช้ประจำวันหลายอย่าง เช่น ที่อุ่นมือและกระป๋องสำหรับชงกาแฟและเครื่องดื่มร้อนอื่นๆ แบบใช้ความร้อนจะเกิดปฏิกิริยาแบบคายความร้อน

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ในการคำนวณปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยาเคมี ให้ใช้สมการ Q = mc ΔTที่ไหน Q คือพลังงานความร้อนที่ถ่ายเท (เป็นจูล) ม คือมวลของของเหลวที่ถูกทำให้ร้อน (เป็นกิโลกรัม) ค คือความจุความร้อนจำเพาะของของเหลว (จูลต่อกิโลกรัมองศาเซลเซียส) และ ΔT คือ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของของเหลว (องศาเซลเซียส)

สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าอุณหภูมิและความร้อนไม่เหมือนกัน อุณหภูมิ คือการวัดว่าของร้อนแค่ไหน วัดเป็น องศาเซลเซียส หรือ องศาฟาเรนไฮต์ ในขณะที่ ความร้อน คือการวัดพลังงานความร้อนที่มีอยู่ในวัตถุที่วัดเป็นจูล

เมื่อพลังงานความร้อนถ่ายเทไปยังวัตถุ อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นตาม:

• มวลของวัตถุ
• สารที่วัตถุทำขึ้น 
• ปริมาณพลังงานที่ใช้กับวัตถุ

ยิ่งถ่ายโอนพลังงานความร้อนไปยังวัตถุมากเท่าใด อุณหภูมิของวัตถุก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

ความจุความร้อนจำเพาะ (ค) ของสารคือปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการเปลี่ยนอุณหภูมิของสาร 1 กิโลกรัม โดยอุณหภูมิ 1 หน่วย สารต่างๆ มีความจุความร้อนจำเพาะต่างกัน เช่น น้ำมีความจุความร้อนจำเพาะ 4,181 จูล/กก. องศาเซลเซียส ออกซิเจนมีความจุความร้อนจำเพาะ 918 จูล/กก. องศาเซลเซียส และตะกั่วมีความจุความร้อนจำเพาะ 128 จูล/กก. องศา C

ในการคำนวณพลังงานที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของมวลสารที่ทราบ คุณใช้สูตรความร้อนจำเพาะ:

Q = m × c × ΔT

Q คือพลังงานที่ถ่ายโอนเป็นจูล ม คือมวลของสารเป็นกิโลกรัม ค คือความจุความร้อนจำเพาะในหน่วย J/kg องศา C และ ΔT คือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเป็นองศา C ในสูตรความร้อนจำเพาะ

ลองนึกภาพกรด 100 กรัมผสมกับด่าง 100 กรัมซึ่งทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 24 องศาเซลเซียสเป็น 32 องศาเซลเซียส

สมการสำหรับปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางระหว่างกรดกับด่างสามารถลดลงได้ดังนี้

โฮ⁺ + โอ้^- -> H2O
สูตรที่จะใช้: Q = mc ∆T

มวล = ม = 100 ก. + 100 ก. / 1,000 ก. ต่อ กก. = 0.2 ก. (ตัวเลขสำคัญหนึ่งรูป)

ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ = ค = 4,186 J/kg องศา C
การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ = ΔT = 24 องศา C - 32 องศา C = -8 องศา C

Q = (0.2 กก.) (4,186 J/kg องศา C) (-8 องศา C )
Q = -6,688 J ซึ่งหมายถึงการปล่อยความร้อน 6,688 จูล