Ciepło utajone: co to jest, formuła i ćwiczenia

Ciepło, También llamado ciepło przemiany, jest wielkością fizyczną, która odnosi się do ilości ciepła, które ciało otrzymuje lub oddaje, gdy zmienia się jego stan fizyczny.

Ciepło utajone: koncepcja i rodzaje

Jako przykład możemy pomyśleć o topniejącej kostce lodu. Kiedy woda zaczyna się zmieniać ze stanu fizycznego (stałego do ciekłego), temperatura wody pozostaje taka sama w obu stanach.

Formuła

Do obliczenia ciepła utajonego stosuje się wzór:

Q = m. L

gdzie

Q: ilość ciepła (cal lub J)
m: masa (g lub kg)
L: ciepło utajone (cal/g lub J/kg)

W systemie międzynarodowym (SI), ciepło utajone podawane jest w J/kg (dżul na kilogram). Ale można go również zmierzyć w cal/g (kalorii na gram).

Zauważ, że ciepło utajone może mieć wartości ujemne lub dodatnie. Dlatego też, jeśli substancja oddaje ciepło, jej wartość będzie ujemna (proces egzotermiczny). Dzieje się to po zestaleniu. i upłynnianie.

Z drugiej strony, jeśli odbiera ciepło, wartość jest dodatnia (proces endotermiczny). Dzieje się tak podczas topienia i parowania.

ciepło utajone odparowane

En ciepło utajone to zmiana stanu fizycznego. Oznacza to, że substancja może przejść ze stanu stałego w ciecz, z cieczy w gaz i odwrotnie.

Kiedy zmiana jest faza ciekła do fazy gazowej Ciepło utajone nazywane jest ciepłem parowania (Lv).

Wykres zmian temperatury wody i zmian stanu fizycznego

Ciepło utajone parowania wody wynosi 540 kcal/g. Oznacza to, że do odparowania 540 g wody w 1°C potrzeba 100 kcal.

W tym przypadku ilość wymaganego ciepła (Q) jest proporcjonalna do masy substancji (m):

P = Poz. m

gdzie

Lv: stała

Ciepło właściwe

Ciepło właściwe to ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury 1 g elementu o 1°C. Każdy element ma określone ciepło.

Oblicza się go według wzoru:

c = Q/m. Δθoc = C/m

gdzie
c: ciepło właściwe (cal/g °C lub J/Kg.K)
Q: ilość ciepła (cal lub J)
m: masa (g lub kg)
: zakres temperatur (°C lub K)
C: pojemność cieplna (cal/°C lub J/K)
Obs: W przeciwieństwie do ciepła utajonego, ciepło właściwe uwzględnia zmienność temperatury (temperatura końcowa minus temperatura początkowa), która występuje w ciele.

ciepło jawne

Oprócz ciepła właściwego ciepło jawne powoduje również zmiany temperatury. Jest to inna wielkość niż ciepło utajone, ponieważ zmienia temperaturę, a nie zmianę stanu..

Przykładem jest podgrzewanie metalowego pręta. Efekt będzie obserwowany przez wzrost temperatury materiału, jednak jego stan stały nie ulega zmianie.

Aby obliczyć ciepło jawne stosuje się następujący wzór:

Q = mc Δθ

Q: Ilość ciepła jawnego (cal lub J)
m: Masa ciała (g lub kg)
c: Ciepło właściwe substancji (cal/g °C lub J/kg. °C)
Δθ.: Zakres temperatur (°C lub K)

Ćwiczenia do egzaminu wstępnego na studia

1. Kostka lodu o masie 100 g, początkowo w temperaturze –20 °C, jest podgrzewana do wody o temperaturze 40 °C (dane: ciepło właściwe lodu 0,50 cal/g °C; ciepło właściwe wody 1.0 cal / g ° C; ciepło topnienia lodu 80 cal/g). Ilości ciepła jawnego i utajonego wymieniane w tej przemianie w kaloriach wynosiły odpowiednio:

a) 8,000 i 5,000
b) 5,000 i 8,000
c) 5,000 i 5,000
d) 4,000 i 8,000
e) 1,000 i 4,000

2. Utajone ciepło właściwe topnienia lodu wynosi 80 cal/g. Aby stopić masę lodu o masie 80 g bez zmian temperatury, wymagana ilość ciepła utajonego wynosi:

a) 1.0 kal
b) 6.4 kal
c) 1.0 kcal
d) 64 kcal
e) 6.4. 103cal

3. Woda jest dostępna w temperaturze 80 ° C, a lód w temperaturze 0 ° C. 100 gramów wody o temperaturze 40 ° C (po osiągnięciu stanu równowagi) jest pożądane przez zmieszanie wody i lodu w izolującym pojemniku o znikomej pojemności cieplnej. Wiadomo, że ciepło właściwe topnienia utajonego lodu wynosi 80 cal/g, a jawne ciepło właściwe wody wynosi 1,0 cal/g ° C. Masa lodu do użycia to:

a) 5.0g
b) 12,5 g
c) 25g
d) 33g
e) 50g