Статья о скрытой теплоте, удельной теплоемкости и теплоемкости.
Если поместить ртутный термометр в емкость со смесью холодной воды и льда, то, двигаясь вниз, вы заметите, что поверхность ртути перестает двигаться. Поверхность ртути останавливается после достижения температуры точки замерзания воды (0 ° C). Если емкость открыта, тепло передается от воздуха, имеющего высокую температуру, к смеси льда и холодной воды. Добавление тепла из воздуха приводит к таянию льда. Изменится ли температура смеси льда и холодной воды, пока лед тает? Пока лед тает, температура смеси воды и льда не меняется.
Если смесь льда и воды нагревать, например, с помощью огня или электрического нагревателя, весь лед превратится в воду. Если продолжать нагревание, температура воды поднимется до 100 ° C. При 100 ° C вода начнет испаряться. Если воду продолжать нагревать, она быстрее превратится в пар, в то время как температура воды не изменится или останется на уровне 100 ° C. Это температура кипения воды, самая высокая температура, которую может достичь вода.
График зависимости теплоты от изменения температуры и изменения фазового состояния воды.
AB = Дополнительный нагрев повышает температуру льда до 0 ° C
BC = Дополнительное тепло растапливает лед, превращая его в воду.
CD = Дополнительный нагрев повышает температуру воды с 0 ° C до 100 ° C.
DE = Дополнительное тепло испаряет воду
EF = Дополнительный нагрев повышает температуру пара
График выше показывает процесс изменения температуры и изменения фазы воды до тех пор, пока вода поглощает тепло (при атмосферном давлении). Если вода выделяет тепло, то происходит процесс, противоположный описанному выше. Добавление тепла от BC не вызывает изменения температуры воды, а лишь растапливает лед, превращая его в воду.
Добавление тепла от диатомитовой земли не вызывает изменения температуры воды, а лишь превращает воду в пар. Вода — лишь один из примеров. Все объекты подвергаются процессу изменения фазового состояния и температуры, как это происходит с водой, если объект поглощает тепло. Разница заключается в точке замерзания и точке кипения. Каждый объект имеет свою точку замерзания и точку кипения. Если объекты выделяют тепло, происходит процесс, противоположный описанному выше.
1. Теплота плавления (L F )
Теплота плавления — это количество теплоты, поглощаемое 1 кг объекта для изменения его фазового состояния из твердого в жидкое, или количество теплоты, выделяемое 1 кг объекта для изменения его фазового состояния из жидкого в твердое. Формула для определения количества теплоты, поглощаемой (или выделяемой) для изменения фазового состояния объекта из твердого в жидкое (или из жидкого в твердое):
Q = m L F
Описание: Q = поглощенное или выделенное тепло, m = масса объекта, L F = теплота плавления
2. Теплота испарения ( ЛВ )
Теплота испарения — это количество теплоты, поглощаемое 1 кг объекта для изменения его фазового состояния из жидкого в газообразное, или количество теплоты, выделяемое 1 кг объекта для изменения его фазового состояния из газообразного в жидкое. Формула для определения количества теплоты, поглощаемой (или выделяемой) для превращения объекта из жидкости в газ (или из газа в жидкость):
Q = m L V
Описание: Q = поглощенное или выделенное тепло, m = масса объекта, L V = теплота испарения
Теплота плавления и теплота испарения называются скрытой теплотой.
Удельная теплоемкость (c)
Удельная теплоемкость (c) = количество теплоты (Q), необходимое для повышения температуры (T) единицы массы (m) объекта на один градус. Уравнение для расчета удельной теплоемкости:
В Международной системе единиц удельной теплоемкости используется Дж/кг·К.
Удельная теплоемкость объекта изменяется с температурой. Если изменение температуры не слишком велико, теплоту можно считать постоянной.
Ниже приведена теплота нескольких объектов при давлении 1 атм и температуре 20 ° C (полученная экспериментальным путем).
Теплоемкость (°C)
Теплоемкость (C) = количество теплоты, необходимое для повышения температуры всех объектов на один градус. Уравнение для расчета теплоемкости:
C = mc
Описание: C = теплоемкость, m = масса, c = удельная теплоемкость объекта.
