Articol despre căldura specifică și capacitatea termică a căldurii latente
Dacă puneți un termometru cu mercur într-un recipient care conține un amestec de apă rece și gheață, veți observa că, după ce se mișcă în jos, suprafața mercurului se oprește din mișcare. Suprafața mercurului se oprește din mișcare după ce atinge temperatura punctului de îngheț al apei (0 ° C). Dacă recipientul este deschis, căldura trece de la aerul care are temperatura ridicată la amestecul de gheață și apă rece. Adăugarea de căldură din aer face ca gheața să se topească. Atâta timp cât gheața se topește, se modifică temperatura amestecului de gheață și apă rece? Atâta timp cât gheața se topește, temperatura amestecului de apă și gheață nu se modifică.
Dacă un amestec de gheață și apă este încălzit folosind focul sau un încălzitor electric, de exemplu, toată gheața se transformă în apă. Dacă continuă să fie încălzită, temperatura apei crește la 100 ° C. La 100 ° C, apa începe să se evapore. Dacă apa continuă să fie încălzită, cu atât mai repede apa se transformă în abur, în timp ce temperatura apei nu se modifică sau rămâne la 100 ° C. Aceasta este temperatura punctului de fierbere al apei, cea mai ridicată temperatură pe care o poate atinge apa.
Graficul relației dintre căldură și schimbările de temperatură și schimbările de fază ale apei
AB = Căldura suplimentară crește temperatura gheții la 0 ° C
BC = Căldura suplimentară topește gheața și o transformă în apă
CD = Căldura suplimentară crește temperatura apei de la 0 ° C la 100 ° C
DE = Căldura suplimentară evaporă apa
EF = Căldura suplimentară crește temperatura aburului
Graficul de mai sus prezintă procesul de schimbare a temperaturii și schimbările în faza apei atâta timp cât apa absoarbe căldură (la o anumită presiune atmosferică). Dacă apa eliberează căldură, procesul care are loc este opusul procesului de mai sus. Adăugarea de căldură din carbonul carbonic nu provoacă modificări ale temperaturii apei, ci doar topește gheața și o transformă în apă.
Adăugarea de căldură din decantare (DE) nu provoacă modificări ale temperaturii apei, ci doar transformă apa în abur. Apa este doar un exemplu. Toate obiectele vor trece printr-un proces de schimbare de fază și de temperatură, așa cum se întâmplă în cazul apei dacă obiectul absoarbe căldură. Diferența constă în punctul de îngheț și punctul de fierbere. Fiecare obiect are un punct de îngheț și un punct de fierbere diferite. Dacă obiectele eliberează căldură, procesul care are loc este opusul procesului de mai sus.
1. Căldura de fuziune (L F )
Căldura de fuziune este cantitatea de căldură absorbită de 1 kg de obiecte pentru a-și schimba faza de la solidă la lichidă sau căldura eliberată de 1 kg de obiecte pentru a-și schimba faza de la lichidă la solidă. Formula pentru determinarea cantității de căldură absorbită (sau eliberată) pentru a schimba faza unui obiect de la solidă la lichidă (sau de la lichidă la solidă):
Q = m L F
Descriere: Q = căldură absorbită sau eliberată, m = masa obiectului, L F = căldură de fuziune
2. Căldura de vaporizare (L V )
Căldura de vaporizare este cantitatea de căldură absorbită de 1 kg de obiecte pentru a-și schimba faza din lichid în gaz sau căldura eliberată de 1 kg de obiecte pentru a-și schimba faza din gaz în lichid. Formula pentru determinarea cantității de căldură absorbită (sau eliberată) pentru a transforma un obiect din lichid în gaz (sau din gaz în lichid):
Q = m L V
Descriere: Q = căldură absorbită sau eliberată, m = masa obiectului, L V = căldură de vaporizare
Căldura de fuziune și căldura de vaporizare sunt denumite căldură latentă.
Căldura specifică (c)
Căldura specifică (c) = cantitatea de căldură (Q) necesară pentru a crește temperatura (T) a unei unități de masă (m) a obiectelor cu un grad. Ecuația căldurii specifice:
Unitatea de măsură a căldurii specifice din Sistemul Internațional este J/kg K.
Căldura specifică a unui obiect se modifică odată cu temperatura. Dacă schimbarea temperaturii nu este prea mare, căldura poate fi considerată constantă.
În continuare este prezentată căldura mai multor obiecte la o presiune de 1 atm și o temperatură de 20 ° C (obținută prin experimente).
Capacitate calorică (C)
Capacitatea calorică (C) = cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura tuturor obiectelor cu un grad. Ecuația capacității calorice:
C = mc²
Descriere: C = capacitatea calorică, m = masa, c = căldura specifică a obiectului.
