Isı miktarını hesaplamak için formüller. Isı miktarı. Bir maddenin özgül ısı kapasitesi

Bu derste, bir cismi ısıtmak veya soğuduğunda serbest bırakmak için gereken ısı miktarını nasıl hesaplayacağımızı öğreneceğiz. Bunu yapmak için, önceki derslerde elde edilen bilgileri özetleyeceğiz.

Ayrıca bu formülden kalan miktarları ifade etmek için ısı miktarı formülünü kullanmayı ve diğer miktarları bilerek hesaplamayı öğreneceğiz. Isı miktarını hesaplamak için bir çözüme sahip bir problem örneği de dikkate alınacaktır.

Bu ders, bir vücut ısıtıldığında veya soğutulduğunda serbest bırakıldığında ısı miktarını hesaplamaya ayrılmıştır.

Gerekli ısı miktarını hesaplama yeteneği çok önemlidir. Bu, örneğin bir odayı ısıtmak için suya verilmesi gereken ısı miktarını hesaplarken gerekli olabilir.

Pirinç. 1. Odayı ısıtmak için suya bildirilmesi gereken ısı miktarı

Veya çeşitli motorlarda yakıt yandığında açığa çıkan ısı miktarını hesaplamak için:

Pirinç. 2. Yakıt motorda yandığında açığa çıkan ısı miktarı

Ayrıca, örneğin Güneş tarafından salınan ve Dünya'ya çarpan ısı miktarını belirlemek için bu bilgiye ihtiyaç vardır:

Pirinç. 3. Güneş'in açığa çıkardığı ve Dünya'ya düşen ısı miktarı

Isı miktarını hesaplamak için üç şeyi bilmeniz gerekir (Şekil 4):

• vücut ağırlığı (genellikle bir terazi ile ölçülebilir);
• vücudu ısıtmak veya soğutmak için gerekli olan sıcaklık farkı (genellikle bir termometre ile ölçülür);
• vücudun özgül ısı kapasitesi (tablodan belirlenebilir).

Pirinç. 4. Belirlemek için bilmeniz gerekenler

Isı miktarını hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:

Bu formül aşağıdaki miktarları içerir:

Joule (J) cinsinden ölçülen ısı miktarı;

Bir maddenin özgül ısı kapasitesi;

- Santigrat derece () cinsinden ölçülen sıcaklık farkı.

Isı miktarını hesaplama problemini düşünün.

Görev

Kütlesi gram olan bir bakır cam, C sıcaklığında bir litre hacminde su içerir. Bir bardak suya sıcaklığının eşit olması için ne kadar ısı verilmesi gerekir?

Pirinç. 5. Sorunun durumunu gösteren resim

ilk biz yazıyoruz kısa durum (verilen) ve tüm miktarları uluslararası sisteme (SI) dönüştürün.

Verilen:	Sİ
Bulmak:

Karar:

İlk olarak, bu sorunu çözmek için başka hangi miktarlara ihtiyacımız olduğunu belirleyin. Özgül ısı kapasitesi tablosuna göre (Tablo 1), ( özısı bakır, şart olarak cam bakır olduğundan), (suyun özgül ısı kapasitesi, çünkü camda su olduğu için). Ek olarak, ısı miktarını hesaplamak için bir su kütlesine ihtiyacımız olduğunu biliyoruz. Koşul olarak, bize yalnızca hacim verilir. Bu nedenle, suyun yoğunluğunu tablodan alıyoruz: (Tablo 2).

Sekme. 1. Bazı maddelerin özgül ısı kapasitesi,

Sekme. 2. Bazı sıvıların yoğunlukları

Şimdi bu sorunu çözmek için ihtiyacımız olan her şeye sahibiz.

Toplam ısı miktarının bakır camı ısıtmak için gereken ısı miktarı ile içindeki suyu ısıtmak için gereken ısı miktarının toplamından oluşacağını unutmayın:

Önce bakır camı ısıtmak için gereken ısı miktarını hesaplıyoruz:

Suyu ısıtmak için gereken ısı miktarını hesaplamadan önce, 7. sınıftan aşina olduğumuz formülü kullanarak suyun kütlesini hesaplıyoruz:

Şimdi hesaplayabiliriz:

O zaman hesaplayabiliriz:

Ne anlama geldiğini hatırlayın: kilojul. "Kilo" ön eki şu anlama gelir: .

Cevap:.

Isı miktarını (doğrudan problemler olarak adlandırılır) ve bu kavramla ilişkili miktarları bulma problemlerini çözme kolaylığı için aşağıdaki tabloyu kullanabilirsiniz.

İstenen değer	atama	Birimler	Temel Formül	miktar formülü
ısı miktarı

Vücudu ısıtmak için gerekli olan ısı miktarını nasıl hesaplayacağımızı öğrenmek için önce bunun hangi miktarlara bağlı olduğunu belirleriz.

Önceki paragraftan, bu ısı miktarının cismin meydana geldiği maddenin türüne (yani özgül ısı kapasitesine) bağlı olduğunu zaten biliyoruz:

Q, c'ye bağlıdır.

Ama hepsi bu kadar değil.

Su ısıtıcısındaki suyu sadece ılık olacak şekilde ısıtmak istersek, uzun süre ısıtmayacağız. Ve suyun ısınması için daha uzun süre ısıtacağız. Ancak su ısıtıcısı ısıtıcıyla ne kadar uzun süre temas ederse, ondan o kadar fazla ısı alacaktır. Bu nedenle, ısıtma sırasında vücudun sıcaklığı ne kadar fazla değişirse, ona o kadar fazla ısı aktarılmalıdır.

Vücudun ilk sıcaklığı t başlangıç ​​ve son sıcaklık - t finale eşit olsun. Daha sonra vücut sıcaklığındaki değişiklik fark ile ifade edilecektir.

Δt = t bitiş - t başlangıç,

ve ısı miktarı bu değere bağlı olacaktır:

Q, Δt'ye bağlıdır.

Son olarak, herkes bilir ki, örneğin 2 kg suyu ısıtmak, 1 kg suyu ısıtmaktan daha fazla zaman alır (ve dolayısıyla daha fazla ısı alır). Bu, bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarının o cismin kütlesine bağlı olduğu anlamına gelir:

Q, m'ye bağlıdır.

Bu nedenle, ısı miktarını hesaplamak için cismin yapıldığı maddenin özgül ısı kapasitesini, bu cismin kütlesini ve son ve başlangıç ​​sıcaklıkları arasındaki farkı bilmeniz gerekir.

Örneğin, ilk sıcaklığı 20 °C ve son sıcaklığının 620 °C olması şartıyla kütlesi 5 kg olan bir demir parçayı ısıtmak için ne kadar ısıya ihtiyaç duyulduğunun belirlenmesi istensin.

Tablo 8'den, demirin özgül ısı kapasitesinin c = 460 J/(kg*°C) olduğunu buluyoruz. Bu, 1 kg demiri 1 °C ısıtmak için 460 J gerektiği anlamına gelir.

5 kg demiri 1 ° C ısıtmak 5 kez alacaktır daha fazla miktarısı, yani 460 J * 5 \u003d 2300 J.

Ütüyü 1 °C değil, Δt = 600 °C ısıtmak için 600 kat daha fazla ısı gerekir, yani 2300 J * 600 = 1.380.000 J. Tam olarak aynı (modulo) ısı açığa çıkar ve bu demir 620'den 20 °C'ye soğutulur.

Böyle, cismi ısıtmak için gereken veya soğuma sırasında serbest bıraktığı ısı miktarını bulmak için cismin özgül ısısını kütlesiyle ve son ve başlangıç ​​sıcaklıkları arasındaki farkla çarpmanız gerekir.:

Vücut ısıtıldığında, tcon > tini ve dolayısıyla Q > 0. Vücut soğutulduğunda, tcon< t нач и, следовательно, Q < 0.

1. Bir cismin ısıtıldığında aldığı ısı miktarının cismin kütlesine ve sıcaklık değişimine bağlı olduğunu gösteren örnekler veriniz. 2. Vücudu ısıtmak için gerekli olan veya soğuma sırasında vücut tarafından salınan ısı miktarını hesaplamak için hangi formül kullanılır?

Egzersiz yapmak 81.
Fe'nin indirgenmesi sırasında açığa çıkacak ısı miktarını hesaplayın. 2O3 335.1 g demir elde edilmişse metalik alüminyum. Cevap: 2543.1 kJ.
Karar:
Reaksiyon denklemi:

\u003d (Al 2 O 3) - (Fe 2 O 3) \u003d -1669.8 - (-822.1) \u003d -847.7 kJ

335,1 g demir alındığında açığa çıkan ısı miktarının hesaplanması, şu orandan üretiyoruz:

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : X; x = (0847.7 . 335,1)/ (2 . 55.85) = 2543.1 kJ,

nerede 55.85 atom kütlesi bez.

Cevap: 2543.1 kJ.

Reaksiyonun termal etkisi

Görev 82.
gazlı etanol C2H5OH, etilen C2H4 (g) ve su buharının etkileşimi ile elde edilebilir. Daha önce termal etkisini hesapladıktan sonra, bu reaksiyon için termokimyasal denklemi yazın. Cevap: -45.76 kJ.
Karar:
Reaksiyon denklemi:

C2H4 (g) + H20 (g) \u003d C2H5OH (g); = ?

Maddelerin standart oluşum ısılarının değerleri özel tablolarda verilmiştir. oluşum ısıları göz önüne alındığında basit maddelerşartlı kabul sıfır. Hess yasasının sonucunu kullanarak reaksiyonun termal etkisini hesaplayın, şunu elde ederiz:

\u003d (C2H5OH) - [ (C2H4) + (H20)] \u003d
= -235.1 -[(52.28) + (-241.83)] = - 45.76 kJ

Sembollerin yaklaşık olduğu reaksiyon denklemleri kimyasal bileşikler agregasyon veya kristal modifikasyon durumları belirtilir, ayrıca Sayısal değer termal etkilere termokimyasal denir. Termokimyasal denklemlerde, aksi belirtilmedikçe, sabit bir basınçta Q p termal etkilerin değerleri, sistemin entalpisindeki değişime eşit olarak gösterilir. Değer genellikle denklemin sağ tarafında virgül veya noktalı virgülle ayrılmış olarak verilir. Maddenin toplam durumu için aşağıdaki kısaltmalar kabul edilir: G- gazlı, kuyu- sıvı, ile

Tepkime sonucunda ısı açığa çıkarsa,< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

C2H4 (g) + H20 (g) \u003d C2H5OH (g); = - 45,76 kJ.

Cevap:- 45,76 kJ.

Görev 83.
Aşağıdaki termokimyasal denklemlere dayanarak, demir (II) oksidin hidrojen ile indirgeme reaksiyonunun termal etkisini hesaplayın:

a) EEO (c) + CO (g) \u003d Fe (c) + CO2 (g); = -13.18 kJ;
b) CO (g) + 1/2O2 (g) = CO2 (g); = -283.0 kJ;
c) H2 (g) + 1/2O2 (g) = H20 (g); = -241,83 kJ.
Cevap: +27.99 kJ.

Karar:
Demir oksidin (II) hidrojenle indirgenmesi için reaksiyon denklemi şu şekildedir:

EeO (k) + H2 (g) \u003d Fe (k) + H20 (g); = ?

\u003d (H2O) - [ (FeO)

Suyun oluşum ısısı denklemle verilir.

H2 (g) + 1/2O2 (g) = H20 (g); = -241,83 kJ,

ve (a) denklemi (b) denkleminden çıkarılırsa demir oksit (II) oluşum ısısı hesaplanabilir.

\u003d (c) - (b) - (a) \u003d -241.83 - [-283.o - (-13.18)] \u003d + 27.99 kJ.

Cevap:+27.99 kJ.

Görev 84.
Gaz halindeki hidrojen sülfür ve karbondioksitin etkileşimi sırasında su buharı ve karbon disülfür СS 2 (g) oluşur. Bu reaksiyon için termokimyasal denklemi yazın, termal etkisini önceden hesaplayın. Cevap: +65.43 kJ.
Karar:
G- gazlı, kuyu- sıvı, ile- kristal. Bu semboller, örneğin O 2, H 2, vb. gibi maddelerin toplam durumu açıksa atlanır.
Reaksiyon denklemi:

2H2S (g) + CO2 (g) \u003d 2H20 (g) + CS2 (g); = ?

Maddelerin standart oluşum ısılarının değerleri özel tablolarda verilmiştir. Basit maddelerin oluşum ısılarının şartlı olarak sıfıra eşit alındığı göz önüne alındığında. Reaksiyonun termal etkisi, Hess yasasından elde edilen e sonucu kullanılarak hesaplanabilir:

\u003d (H20) + (CS 2) - [(H2S) + (CO 2)];
= 2(-241.83) + 115.28 – = +65.43 kJ.

2H2S (g) + CO2 (g) \u003d 2H20 (g) + CS2 (g); = +65.43 kJ.

Cevap:+65.43 kJ.

Termokimyasal reaksiyon denklemi

Görev 85.
CO (g) ve hidrojen arasındaki reaksiyon için termokimyasal denklemi yazın, bunun sonucunda CH4 (g) ve H20 (g) oluşur. 67,2 litre metan elde edilirse bu reaksiyon sırasında ne kadar ısı açığa çıkar? normal koşullar? Cevap: 618.48 kJ.
Karar:
Agregasyon veya kristal modifikasyon durumlarının yanı sıra termal etkilerin sayısal değerlerinin kimyasal bileşiklerin sembollerinin yanında gösterildiği reaksiyon denklemlerine termokimyasal denir. Termokimyasal denklemlerde, özel olarak belirtilmediği sürece, sabit basınç Q p'deki termal etkilerin değerleri, sistemin entalpisindeki değişime eşit olarak gösterilir. Değer genellikle denklemin sağ tarafında virgül veya noktalı virgülle ayrılmış olarak verilir. Maddenin toplam durumu için aşağıdaki kısaltmalar kabul edilir: G- gazlı, kuyu- bir şey ile- kristal. Bu semboller, örneğin O 2, H 2, vb. gibi maddelerin toplam durumu açıksa atlanır.
Reaksiyon denklemi:

CO (g) + 3H2 (g) \u003d CH4 (g) + H20 (g); = ?

Maddelerin standart oluşum ısılarının değerleri özel tablolarda verilmiştir. Basit maddelerin oluşum ısılarının şartlı olarak sıfıra eşit alındığı göz önüne alındığında. Reaksiyonun termal etkisi, Hess yasasından elde edilen e sonucu kullanılarak hesaplanabilir:

\u003d (H20) + (CH 4) - (CO)];
\u003d (-241.83) + (-74.84) ​​- (-110.52) \u003d -206.16 kJ.

Termokimyasal denklem şöyle görünecektir:

22,4 : -206,16 = 67,2 : X; x \u003d 67.2 (-206.16) / 22? 4 \u003d -618.48 kJ; Q = 618,48 kJ.

Cevap: 618,48 kJ.

oluşum ısısı

Görev 86.
Reaksiyonun termal etkisi oluşum ısısına eşittir. NO'nun oluşum ısısını aşağıdaki termokimyasal denklemlerden hesaplayın:
a) 4NH3 (g) + 5O2 (g) \u003d 4NO (g) + 6H20 (g); = -1168.80 kJ;
b) 4NH3 (g) + 3O2 (g) \u003d 2N2 (g) + 6H20 (g); = -1530,28 kJ
Cevap: 90.37 kJ.
Karar:
Standart oluşum ısısı, standart koşullar altında basit maddelerden bu maddenin 1 molünün oluşum ısısına eşittir (T = 298 K; p = 1.0325.105 Pa). Basit maddelerden NO oluşumu aşağıdaki gibi gösterilebilir:

1/2N 2 + 1/2O 2 = HAYIR

4 mol NO'nun oluştuğu (a) tepkimesi ve 2 mol N2'nin oluştuğu (b) tepkimesi verilmiştir. Her iki reaksiyon da oksijen içerir. Bu nedenle, NO'nun standart oluşum ısısını belirlemek için aşağıdaki Hess döngüsünü oluştururuz, yani (a) denklemini (b) denkleminden çıkarmamız gerekir:

Böylece 1/2N2 + 1/2O2 = NO; = +90.37 kJ.

Cevap: 618,48 kJ.

Görev 87.
Kristal amonyum klorür, gaz halindeki amonyak ve hidrojen klorürün etkileşimi ile oluşturulur. Daha önce termal etkisini hesapladıktan sonra, bu reaksiyon için termokimyasal denklemi yazın. Normal şartlarda reaksiyonda 10 litre amonyak tüketilirse ne kadar ısı açığa çıkar? Cevap: 78.97 kJ.
Karar:
Agregasyon veya kristal modifikasyon durumlarının yanı sıra termal etkilerin sayısal değerlerinin kimyasal bileşiklerin sembollerinin yanında gösterildiği reaksiyon denklemlerine termokimyasal denir. Termokimyasal denklemlerde, özellikle belirtilmediği sürece, sabit basınçtaki termal etkilerin değerleri Q p, sistemin entalpisindeki değişime eşit olarak gösterilir. Değer genellikle denklemin sağ tarafında virgül veya noktalı virgülle ayrılmış olarak verilir. Aşağıdakiler kabul edilir ile- kristal. Bu semboller, örneğin O 2, H 2, vb. gibi maddelerin toplam durumu açıksa atlanır.
Reaksiyon denklemi:

NH3 (g) + HCl (g) \u003d NH4Cl (k). ; = ?

Maddelerin standart oluşum ısılarının değerleri özel tablolarda verilmiştir. Basit maddelerin oluşum ısılarının şartlı olarak sıfıra eşit alındığı göz önüne alındığında. Reaksiyonun termal etkisi, Hess yasasından elde edilen e sonucu kullanılarak hesaplanabilir:

\u003d (NH4Cl) - [(NH 3) + (HCl)];
= -315.39 - [-46.19 + (-92.31) = -176.85 kJ.

Termokimyasal denklem şöyle görünecektir:

Bu reaksiyonda 10 litre amonyağın reaksiyonu sırasında açığa çıkan ısı, şu orandan belirlenir:

22,4 : -176,85 = 10 : X; x \u003d 10 (-176.85) / 22.4 \u003d -78.97 kJ; Q = 78.97 kJ.

Cevap: 78.97 kJ.

>>Fizik: Vücudu ısıtmak için gerekli olan ve soğuma sırasında serbest bıraktığı ısı miktarının hesaplanması

Vücudu ısıtmak için gerekli olan ısı miktarını nasıl hesaplayacağımızı öğrenmek için önce bunun hangi miktarlara bağlı olduğunu belirleriz.
Önceki paragraftan, bu ısı miktarının cismin oluşturduğu madde türüne (yani özgül ısı kapasitesine) bağlı olduğunu zaten biliyoruz:
Q, c'ye bağlıdır
Ama hepsi bu kadar değil.

Su ısıtıcısındaki suyu sadece ılık olacak şekilde ısıtmak istersek, uzun süre ısıtmayacağız. Ve suyun ısınması için daha uzun süre ısıtacağız. Ancak su ısıtıcısı ısıtıcıyla ne kadar uzun süre temas ederse, ondan o kadar fazla ısı alacaktır.

Bu nedenle, ısıtma sırasında vücudun sıcaklığı ne kadar fazla değişirse, ona o kadar fazla ısı aktarılmalıdır.

Vücudun ilk sıcaklığı tini'ye ve son sıcaklık - tfin'e eşit olsun. Daha sonra vücut sıcaklığındaki değişiklik farkla ifade edilecektir:

Sonunda, herkes bunun için biliyor ısıtmaörneğin, 2 kg su, 1 kg suyu ısıtmaktan daha fazla zaman alır (ve dolayısıyla daha fazla ısı). Bu, bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarının o cismin kütlesine bağlı olduğu anlamına gelir:

Bu nedenle, ısı miktarını hesaplamak için cismin yapıldığı maddenin özgül ısı kapasitesini, bu cismin kütlesini ve son ve başlangıç ​​sıcaklıkları arasındaki farkı bilmeniz gerekir.

Örneğin, ilk sıcaklığı 20 °C ve son sıcaklığının 620 °C olması şartıyla kütlesi 5 kg olan bir demir parçayı ısıtmak için ne kadar ısıya ihtiyaç duyulduğunun belirlenmesi istensin.

Tablo 8'den, demirin özgül ısı kapasitesinin c = 460 J/(kg°C) olduğunu buluyoruz. Bu, 1 kg demiri 1 °C ısıtmak için 460 J gerektiği anlamına gelir.
5 kg demiri 1 °C ısıtmak için gerekli olan ısı miktarının 5 katı, yani. 460 J * 5 = 2300 J.

Ütüyü 1 °C ile ısıtmak için değil, A t \u003d 600 ° C, 600 kat daha fazla ısı alacaktır, yani 2300 J X 600 \u003d 1 380 000 J. Bu demir 620'den 20 ° C'ye soğuduğunda tam olarak aynı (modül olarak) ısı açığa çıkacaktır. .

Bu nedenle, cismi ısıtmak için gerekli veya soğuma sırasında serbest bıraktığı ısı miktarını bulmak için, cismin özgül ısısını kütlesiyle ve son ve başlangıç ​​sıcaklıkları arasındaki farkla çarpmanız gerekir:

??? 1. Bir cismin ısıtıldığında aldığı ısı miktarının cismin kütlesine ve sıcaklık değişimine bağlı olduğunu gösteren örnekler veriniz. 2. Vücudu ısıtmak için gerekli olan veya vücut tarafından serbest bırakıldığında açığa çıkan ısı miktarı hangi formüle göredir? soğutma?

S.V. Gromov, N.A. Anavatan, Fizik 8. Sınıf

İnternet sitelerinden okuyucular tarafından gönderildi

Fizikten sınıfa göre ödev ve cevaplar, fizik özetlerini indir, fizik derslerini planlama 8. Sınıf, öğrencinin derslere hazırlanması için her şey, fizikte ders planı, çevrimiçi fizik testleri, ödev ve çalışma

ders içeriği ders özeti destek çerçeve ders sunum hızlandırıcı yöntemler etkileşimli teknolojiler Uygulama görevler ve alıştırmalar kendi kendine muayene çalıştayları, eğitimler, vakalar, görevler ev ödevi tartışma soruları öğrencilerden retorik sorular İllüstrasyonlar ses, video klipler ve multimedya fotoğraflar, resimler grafikler, tablolar, mizah şemaları, fıkralar, şakalar, çizgi roman benzetmeleri, sözler, bulmacalar, alıntılar Eklentiler özetler makaleler meraklı hile sayfaları için çipler ders kitapları temel ve ek terimler sözlüğü diğer Ders kitaplarını ve dersleri geliştirmekders kitabındaki hataları düzeltme ders kitabındaki bir parçanın güncellenmesi derste yenilik unsurlarının eskimiş bilgileri yenileriyle değiştirmesi Sadece öğretmenler için mükemmel dersler yıl için takvim planı yönergeler tartışma programları Entegre Dersler