Formel für die benötigte Wärmemenge. Wärmemenge. Spezifische Wärme

Übung 81.
Berechnen Sie die Wärmemenge, die bei der Reduktion von Fe freigesetzt wird 2 O 3 metallisches Aluminium, wenn 335,1 g Eisen gewonnen wurden. Antwort: 2543,1 kJ.
Lösung:
Reaktionsgleichung:

= (Al 2 O 3) - (Fe 2 O 3) = -1669,8 -(-822,1) = -847,7 kJ

Die Berechnung der Wärmemenge, die bei der Aufnahme von 335,1 g Eisen freigesetzt wird, erfolgt aus dem Verhältnis:

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : X; x = (0847,7 . 335,1)/ (2 . 55,85) = 2543,1 kJ,

wobei 55,85 Atommasse Drüse.

Antwort: 2543,1 kJ.

Thermische Wirkung der Reaktion

Aufgabe 82.
Gasförmiger Ethylalkohol C2H5OH kann durch die Wechselwirkung von Ethylen C 2 H 4 (g) und Wasserdampf erhalten werden. Schreiben Sie die thermochemische Gleichung für diese Reaktion, nachdem Sie zunächst ihren thermischen Effekt berechnet haben. Antwort: -45,76 kJ.
Lösung:
Die Reaktionsgleichung lautet:

C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) = C2H 5 OH (g); = ?

Die Werte der Standardbildungswärmen von Stoffen sind in speziellen Tabellen angegeben. In Anbetracht dessen, dass die Bildungswärmen einfacher Stoffe konventionell akzeptiert werden gleich Null. Berechnen wir den thermischen Effekt der Reaktion anhand einer Konsequenz des Hessschen Gesetzes, erhalten wir:

= (C 2 H 5 OH) – [ (C 2 H 4) + (H 2 O)] =
= -235,1 -[(52,28) + (-241,83)] = - 45,76 kJ

Reaktionsgleichungen, in denen neben den Symbolen chemischer Verbindungen auch deren Aggregatzustände oder kristalline Modifikation angegeben sind Zahlenwert thermische Effekte werden thermochemisch genannt. In thermochemischen Gleichungen werden, sofern nicht ausdrücklich angegeben, die Werte der thermischen Effekte bei konstantem Druck Q p gleich der Enthalpieänderung des Systems angegeben. Der Wert wird normalerweise auf der rechten Seite der Gleichung angegeben, getrennt durch ein Komma oder Semikolon. Folgende Kurzbezeichnungen für den Aggregatzustand eines Stoffes werden akzeptiert: G- gasförmig, Und- flüssig, Zu

Wenn durch eine Reaktion Wärme freigesetzt wird, dann< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) = C 2 H 5 OH (g); = - 45,76 kJ.

Antwort:- 45,76 kJ.

Aufgabe 83.
Berechnen Sie den thermischen Effekt der Reduktionsreaktion von Eisen(II)-oxid mit Wasserstoff anhand der folgenden thermochemischen Gleichungen:

a) EO (k) + CO (g) = Fe (k) + CO 2 (g); = -13,18 kJ;
b) CO (g) + 1/2O 2 (g) = CO 2 (g); = -283,0 kJ;
c) H 2 (g) + 1/2O 2 (g) = H 2 O (g); = -241,83 kJ.
Antwort: +27,99 kJ.

Lösung:
Die Reaktionsgleichung für die Reduktion von Eisen(II)oxid mit Wasserstoff hat die Form:

EeO (k) + H 2 (g) = Fe (k) + H 2 O (g); = ?

= (H2O) – [ (FeO)

Die Bildungswärme von Wasser ergibt sich aus der Gleichung

H 2 (g) + 1/2O 2 (g) = H 2 O (g); = -241,83 kJ,

und die Bildungswärme von Eisen(II)-oxid kann durch Subtrahieren von Gleichung (a) von Gleichung (b) berechnet werden.

=(c) - (b) - (a) = -241,83 – [-283,o – (-13,18)] = +27,99 kJ.

Antwort:+27,99 kJ.

Aufgabe 84.
Bei der Wechselwirkung von gasförmigem Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid entstehen Wasserdampf und Schwefelkohlenstoff CS 2 (g). Schreiben Sie die thermochemische Gleichung für diese Reaktion und berechnen Sie zunächst ihren thermischen Effekt. Antwort: +65,43 kJ.
Lösung:
G- gasförmig, Und- flüssig, Zu-- kristallin. Diese Symbole entfallen, wenn der Aggregatzustand der Stoffe offensichtlich ist, zum Beispiel O 2, H 2 usw.
Die Reaktionsgleichung lautet:

2H 2 S (g) + CO 2 (g) = 2H 2 O (g) + CS 2 (g); = ?

Die Werte der Standardbildungswärmen von Stoffen sind in speziellen Tabellen angegeben. Bedenkt man, dass die Bildungswärmen einfacher Stoffe üblicherweise als Null angenommen werden. Der thermische Effekt einer Reaktion kann mithilfe einer Folgerung des Hessschen Gesetzes berechnet werden:

= (H 2 O) + (СS 2) – [(H 2 S) + (СO 2)];
= 2(-241,83) + 115,28 – = +65,43 kJ.

2H 2 S (g) + CO 2 (g) = 2H 2 O (g) + CS 2 (g); = +65,43 kJ.

Antwort:+65,43 kJ.

Thermochemische Reaktionsgleichung

Aufgabe 85.
Schreiben Sie die thermochemische Gleichung für die Reaktion zwischen CO (g) und Wasserstoff, bei der CH 4 (g) und H 2 O (g) entstehen. Wie viel Wärme wird bei dieser Reaktion freigesetzt, wenn 67,2 Liter Methan gewonnen würden? normale Bedingungen? Antwort: 618,48 kJ.
Lösung:
Reaktionsgleichungen, in denen neben den Symbolen chemischer Verbindungen deren Aggregatzustand oder Kristallmodifikation sowie der Zahlenwert thermischer Effekte angegeben sind, werden als thermochemisch bezeichnet. In thermochemischen Gleichungen werden, sofern nicht ausdrücklich angegeben, die Werte der thermischen Effekte bei konstantem Druck Q p gleich der Enthalpieänderung des Systems angegeben. Der Wert wird normalerweise auf der rechten Seite der Gleichung angegeben, getrennt durch ein Komma oder Semikolon. Folgende Kurzbezeichnungen für den Aggregatzustand eines Stoffes werden akzeptiert: G- gasförmig, Und- etwas, Zu- kristallin. Diese Symbole entfallen, wenn der Aggregatzustand der Stoffe offensichtlich ist, zum Beispiel O 2, H 2 usw.
Die Reaktionsgleichung lautet:

CO (g) + 3H 2 (g) = CH 4 (g) + H 2 O (g); = ?

= (H 2 O) + (CH 4) – (CO)];
= (-241,83) + (-74,84) – (-110,52) = -206,16 kJ.

Die thermochemische Gleichung lautet:

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

Antwort: 618,48 kJ.

Bildungswärme

Aufgabe 86.
Der thermische Effekt dieser Reaktion ist gleich der Bildungswärme. Berechnen Sie die Bildungswärme von NO anhand der folgenden thermochemischen Gleichungen:
a) 4NH 3 (g) + 5O 2 (g) = 4NO (g) + 6H 2 O (l); = -1168,80 kJ;
b) 4NH 3 (g) + 3O 2 (g) = 2N 2 (g) + 6H 2 O (l); = -1530,28 kJ
Antwort: 90,37 kJ.
Lösung:
Die Standardbildungswärme ist gleich der Reaktionswärme der Bildung von 1 Mol dieses Stoffes aus einfachen Stoffen unter Standardbedingungen (T = 298 K; p = 1,0325,105 Pa). Die Bildung von NO aus einfachen Stoffen lässt sich wie folgt darstellen:

1/2N 2 + 1/2O 2 = NEIN

Gegeben ist Reaktion (a), die 4 Mol NO erzeugt, und Reaktion (b), die 2 Mol N2 erzeugt. An beiden Reaktionen ist Sauerstoff beteiligt. Um die Standardbildungswärme von NO zu bestimmen, stellen wir daher den folgenden Hess-Zyklus zusammen, d. h. wir müssen Gleichung (a) von Gleichung (b) subtrahieren:

Somit ist 1/2N 2 + 1/2O 2 = NO; = +90,37 kJ.

Antwort: 618,48 kJ.

Aufgabe 87.
Kristallines Chlorid Ammonium entsteht durch die Wechselwirkung von gasförmigem Ammoniak und Chlorwasserstoff. Schreiben Sie die thermochemische Gleichung für diese Reaktion, nachdem Sie zunächst ihren thermischen Effekt berechnet haben. Wie viel Wärme wird freigesetzt, wenn bei der Reaktion 10 Liter Ammoniak verbraucht würden, berechnet unter Normalbedingungen? Antwort: 78,97 kJ.
Lösung:
Reaktionsgleichungen, in denen neben den Symbolen chemischer Verbindungen deren Aggregatzustand oder Kristallmodifikation sowie der Zahlenwert thermischer Effekte angegeben sind, werden als thermochemisch bezeichnet. In thermochemischen Gleichungen werden, sofern nicht ausdrücklich angegeben, die Werte der thermischen Effekte bei konstantem Druck Q p gleich der Enthalpieänderung des Systems angegeben. Der Wert wird normalerweise auf der rechten Seite der Gleichung angegeben, getrennt durch ein Komma oder Semikolon. Folgendes wurde akzeptiert: Zu-- kristallin. Diese Symbole entfallen, wenn der Aggregatzustand der Stoffe offensichtlich ist, zum Beispiel O 2, H 2 usw.
Die Reaktionsgleichung lautet:

NH 3 (g) + HCl (g) = NH 4 Cl (k). ; = ?

= (NH4Cl) – [(NH 3) + (HCl)];
= -315,39 – [-46,19 + (-92,31) = -176,85 kJ.

Die thermochemische Gleichung lautet:

Die bei der Reaktion von 10 Litern Ammoniak in dieser Reaktion freigesetzte Wärme wird aus dem Verhältnis ermittelt:

22,4 : -176,85 = 10 : X; x = 10 (-176,85)/22,4 = -78,97 kJ; Q = 78,97 kJ.

Antwort: 78,97 kJ.

WÄRMEAUSTAUSCH.

1. Wärmeaustausch.

Wärmeaustausch oder Wärmeübertragung ist der Prozess der Übertragung der inneren Energie eines Körpers auf einen anderen, ohne Arbeit zu leisten.

Es gibt drei Arten der Wärmeübertragung.

1) Wärmeleitfähigkeit- Dies ist der Wärmeaustausch zwischen Körpern während ihres direkten Kontakts.

2) Konvektion- Dies ist ein Wärmeaustausch, bei dem Wärme durch Gas- oder Flüssigkeitsströme übertragen wird.

3) Strahlung– Das ist Wärmeaustausch durch elektromagnetische Strahlung.

2. Wärmemenge.

Die Wärmemenge ist ein Maß für die Veränderung der inneren Energie eines Körpers beim Wärmeaustausch. Mit dem Buchstaben gekennzeichnet Q.

Einheit zur Messung der Wärmemenge = 1 J.

Die Wärmemenge, die ein Körper durch den Wärmeaustausch von einem anderen Körper erhält, kann zur Temperaturerhöhung (Erhöhung der kinetischen Energie von Molekülen) oder zur Änderung des Aggregatzustands (Erhöhung der potentiellen Energie) aufgewendet werden.

3. Spezifische Wärmekapazität des Stoffes.

Die Erfahrung zeigt, dass die Wärmemenge, die erforderlich ist, um einen Körper der Masse m von der Temperatur T 1 auf die Temperatur T 2 zu erhitzen, proportional zur Masse des Körpers m und der Temperaturdifferenz (T 2 - T 1) ist, d.h.

Q = cm(T 2 - T 1 ) = sMΔ T,

Mit nennt man die spezifische Wärmekapazität der Substanz des erhitzten Körpers.

Spezifische Wärme eines Stoffes ist gleich der Wärmemenge, die einem 1 kg eines Stoffes zugeführt werden muss, um ihn um 1 K zu erhitzen.

Maßeinheit der spezifischen Wärmekapazität =.

Die Wärmekapazitätswerte für verschiedene Stoffe finden Sie in physikalischen Tabellen.

Genau die gleiche Wärmemenge Q wird freigesetzt, wenn der Körper um ΔT abgekühlt wird.

4. Spezifische Verdampfungswärme.

Die Erfahrung zeigt, dass die Wärmemenge, die benötigt wird, um eine Flüssigkeit in Dampf umzuwandeln, proportional zur Masse der Flüssigkeit ist, d. h.

Q = Lm,

wo ist der Proportionalitätskoeffizient L wird als spezifische Verdampfungswärme bezeichnet.

Die spezifische Verdampfungswärme entspricht der Wärmemenge, die erforderlich ist, um 1 kg Flüssigkeit am Siedepunkt in Dampf umzuwandeln.

Eine Maßeinheit für die spezifische Verdampfungswärme.

Beim umgekehrten Prozess, der Dampfkondensation, wird die gleiche Wärmemenge freigesetzt, die für die Dampfbildung aufgewendet wurde.

5. Spezifische Schmelzwärme.

Die Erfahrung zeigt, dass die Wärmemenge, die benötigt wird, um einen Feststoff in eine Flüssigkeit umzuwandeln, proportional zur Masse des Körpers ist, d. h.

Q = λ M,

wobei der Proportionalitätskoeffizient λ als spezifische Schmelzwärme bezeichnet wird.

Die spezifische Schmelzwärme ist gleich der Wärmemenge, die notwendig ist, um einen festen Körper mit einem Gewicht von 1 kg am Schmelzpunkt in eine Flüssigkeit umzuwandeln.

Eine Maßeinheit für die spezifische Schmelzwärme.

Beim umgekehrten Prozess, der Kristallisation der Flüssigkeit, wird Wärme in der gleichen Menge freigesetzt, die beim Schmelzen aufgewendet wurde.

6. Spezifische Verbrennungswärme.

Die Erfahrung zeigt, dass die bei der vollständigen Verbrennung des Kraftstoffs freigesetzte Wärmemenge proportional zur Masse des Kraftstoffs ist, d. h.

Q = QM,

Der Proportionalitätskoeffizient q wird dabei als spezifische Verbrennungswärme bezeichnet.

Die spezifische Verbrennungswärme entspricht der Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung von 1 kg Brennstoff freigesetzt wird.

Maßeinheit für die spezifische Verbrennungswärme.

7.Gleichung Wärmehaushalt.

Am Wärmeaustausch sind zwei oder mehr Körper beteiligt. Manche Körper geben Wärme ab, andere empfangen sie. Der Wärmeaustausch erfolgt so lange, bis die Temperaturen der Körper gleich sind. Nach dem Energieerhaltungssatz ist die abgegebene Wärmemenge gleich der aufgenommenen Wärmemenge. Auf dieser Grundlage wird die Wärmebilanzgleichung geschrieben.

Schauen wir uns ein Beispiel an.

Ein Körper der Masse m 1, dessen Wärmekapazität c 1 ist, hat eine Temperatur T 1, und ein Körper der Masse m 2, dessen Wärmekapazität c 2 ist, hat eine Temperatur T 2. Darüber hinaus ist T 1 größer als T 2. Diese Körper werden in Kontakt gebracht. Die Erfahrung zeigt, dass sich ein kalter Körper (m 2) zu erwärmen beginnt und ein heißer Körper (m 1) abzukühlen beginnt. Dies deutet darauf hin, dass ein Teil der inneren Energie des heißen Körpers auf den kalten übertragen wird und die Temperaturen ausgeglichen werden. Bezeichnen wir die endgültige Gesamttemperatur mit θ.

Die Wärmemenge, die von einem heißen Körper auf einen kalten Körper übertragen wird

Q übertragen. = C 1 M 1 (T 1 – θ )

Die Wärmemenge, die ein kalter Körper von einem heißen Körper erhält

Q erhalten. = C 2 M 2 (θ – T 2 )

Nach dem Energieerhaltungssatz Q übertragen. = Q erhalten., d.h.

C 1 M 1 (T 1 – θ )= C 2 M 2 (θ – T 2 )

Öffnen wir die Klammern und geben Sie den Wert der gesamten stationären Temperatur θ an.

Temperaturwert θ in in diesem Fall wir bekommen es in Kelvin.

Da jedoch Q in den Ausdrücken übergeben wird. und Q wird empfangen. Ist die Differenz zwischen zwei Temperaturen und ist sie sowohl in Kelvin als auch in Grad Celsius gleich, dann kann die Berechnung in Grad Celsius erfolgen. Dann

In diesem Fall erhalten wir den Temperaturwert θ in Grad Celsius.

Der Temperaturausgleich infolge der Wärmeleitfähigkeit kann auf der Grundlage der molekularkinetischen Theorie als Austausch erklärt werden kinetische Energie zwischen Molekülen, wenn sie während einer thermisch chaotischen Bewegung kollidieren.

Dieses Beispiel kann mit einer Grafik veranschaulicht werden.

In dieser Lektion lernen wir, wie man die Wärmemenge berechnet, die zum Erhitzen eines Körpers erforderlich ist oder von ihm beim Abkühlen abgegeben wird. Dazu fassen wir das in den vorangegangenen Lektionen erworbene Wissen zusammen.

Darüber hinaus lernen wir, anhand der Wärmemengenformel die aus dieser Formel verbleibenden Mengen auszudrücken und in Kenntnis anderer Größen zu berechnen. Es wird auch ein Beispiel für ein Problem mit einer Lösung zur Berechnung der Wärmemenge betrachtet.

In dieser Lektion geht es um die Berechnung der Wärmemenge, die ein Körper beim Erhitzen bzw. beim Abkühlen abgibt.

Die Fähigkeit, die benötigte Wärmemenge zu berechnen, ist sehr wichtig. Dies kann beispielsweise bei der Berechnung der Wärmemenge erforderlich sein, die dem Wasser zum Heizen eines Raums zugeführt werden muss.

Reis. 1. Die Wärmemenge, die dem Wasser zugeführt werden muss, um den Raum zu erwärmen

Oder um die Wärmemenge zu berechnen, die bei der Kraftstoffverbrennung in verschiedenen Motoren freigesetzt wird:

Reis. 2. Die Wärmemenge, die bei der Verbrennung von Kraftstoff im Motor freigesetzt wird

Dieses Wissen wird beispielsweise auch benötigt, um die Wärmemenge zu bestimmen, die von der Sonne abgegeben wird und auf die Erde fällt:

Reis. 3. Die von der Sonne abgegebene und auf die Erde fallende Wärmemenge

Um die Wärmemenge zu berechnen, müssen Sie drei Dinge wissen (Abb. 4):

Körpergewicht (das normalerweise mit einer Waage gemessen werden kann);
die Temperaturdifferenz, um die ein Körper erwärmt oder gekühlt werden muss (normalerweise gemessen mit einem Thermometer);
spezifische Wärmekapazität des Körpers (die aus der Tabelle ermittelt werden kann).

Reis. 4. Was Sie zur Bestimmung wissen müssen

Die Formel zur Berechnung der Wärmemenge sieht folgendermaßen aus:

In dieser Formel kommen folgende Größen vor:

Die in Joule (J) gemessene Wärmemenge;

Die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes wird gemessen in;

- Temperaturunterschied, gemessen in Grad Celsius ().

Betrachten wir das Problem der Berechnung der Wärmemenge.

Aufgabe

Ein Kupferglas mit einer Masse von Gramm enthält Wasser mit einem Litervolumen bei einer Temperatur. Wie viel Wärme muss auf ein Glas Wasser übertragen werden, damit seine Temperatur gleich wird?

Reis. 5. Darstellung der Problembedingungen

Zuerst schreiben wir eine kurze Bedingung auf ( Gegeben) und alle Größen in das Internationale System (SI) umrechnen.

*Gegeben:*	SI

*Finden:*

Lösung:

Bestimmen Sie zunächst, welche anderen Größen wir zur Lösung dieses Problems benötigen. Mithilfe der Tabelle der spezifischen Wärmekapazität (Tabelle 1) ermitteln wir (spezifische Wärmekapazität von Kupfer, da das Glas bedingt aus Kupfer besteht), (spezifische Wärmekapazität von Wasser, da sich bedingt Wasser im Glas befindet). Darüber hinaus wissen wir, dass wir zur Berechnung der Wärmemenge eine Wassermasse benötigen. Je nach Bedingung erhalten wir nur die Lautstärke. Daher entnehmen wir der Tabelle die Dichte von Wasser: (Tabelle 2).

Tisch 1. Spezifische Wärmekapazität einiger Stoffe,

Tisch 2. Dichten einiger Flüssigkeiten

Jetzt haben wir alles, was wir brauchen, um dieses Problem zu lösen.

Beachten Sie, dass sich die endgültige Wärmemenge aus der Summe der Wärmemenge, die zum Erhitzen des Kupferglases erforderlich ist, und der Wärmemenge, die zum Erhitzen des Wassers darin erforderlich ist, zusammensetzt:

Berechnen wir zunächst die Wärmemenge, die zum Erhitzen eines Kupferglases erforderlich ist:

Bevor wir die zum Erhitzen von Wasser erforderliche Wärmemenge berechnen, berechnen wir die Wassermasse mit einer Formel, die uns aus der 7. Klasse bekannt ist:

Jetzt können wir berechnen:

Dann können wir berechnen:

Erinnern wir uns daran, was Kilojoule bedeuten. Das Präfix „Kilo“ bedeutet .

Antwort:.

Um die Probleme bei der Ermittlung der Wärmemenge (die sogenannten direkten Probleme) und der mit diesem Konzept verbundenen Mengen einfacher zu lösen, können Sie die folgende Tabelle verwenden.

Benötigte Menge	Bezeichnung	Einheiten	Grundformel	Formel für Menge
Wärmemenge

Bekanntlich kommt es bei verschiedenen mechanischen Prozessen zu einer Änderung der mechanischen Energie W meh. Ein Maß für die Änderung der mechanischen Energie ist die Arbeit der auf das System ausgeübten Kräfte:

\(~\Delta W_(meh) = A.\)

Beim Wärmeaustausch kommt es zu einer Veränderung der inneren Energie des Körpers. Ein Maß für die Änderung der inneren Energie bei der Wärmeübertragung ist die Wärmemenge.

Wärmemenge ist ein Maß für die Veränderung der inneren Energie, die ein Körper während des Wärmeaustauschprozesses aufnimmt (oder abgibt).

Somit charakterisieren sowohl Arbeit als auch Wärmemenge die Energieänderung, sind aber nicht identisch mit Energie. Sie charakterisieren nicht den Zustand des Systems selbst, sondern bestimmen den Prozess des Energieübergangs von einem Typ zum anderen (von einem Körper zum anderen), wenn sich der Zustand ändert, und hängen maßgeblich von der Art des Prozesses ab.

Der Hauptunterschied zwischen Arbeit und Wärmemenge besteht darin, dass Arbeit den Prozess der Veränderung der inneren Energie eines Systems charakterisiert, begleitet von der Umwandlung von Energie von einer Art in eine andere (von mechanisch in intern). Die Wärmemenge charakterisiert den Prozess der Übertragung innerer Energie von einem Körper auf einen anderen (von stärker erhitzt zu weniger erhitzt), ohne dass es zu Energieumwandlungen kommt.

Die Erfahrung zeigt, dass die Wärmemenge, die zum Erhitzen einer Körpermasse erforderlich ist M auf Temperatur T 1 auf Temperatur T 2, berechnet nach der Formel

\(~Q = cm (T_2 - T_1) = cm \Delta T, \qquad (1)\)

Wo C- spezifische Wärmekapazität des Stoffes;

\(~c = \frac(Q)(m (T_2 - T_1)).\)

Die SI-Einheit der spezifischen Wärmekapazität ist Joule pro Kilogramm Kelvin (J/(kg K)).

Spezifische Wärme C ist numerisch gleich der Wärmemenge, die einem 1 kg schweren Körper zugeführt werden muss, um ihn um 1 K zu erwärmen.

Wärmekapazität Körper C T ist numerisch gleich der Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Körpertemperatur um 1 K zu ändern:

\(~C_T = \frac(Q)(T_2 - T_1) = cm.\)

Die SI-Einheit der Wärmekapazität eines Körpers ist Joule pro Kelvin (J/K).

Um eine Flüssigkeit bei konstanter Temperatur in Dampf umzuwandeln, muss eine gewisse Wärmemenge aufgewendet werden

\(~Q = Lm, \qquad (2)\)

Wo L - spezifische Wärme Verdampfung. Bei der Kondensation von Dampf wird die gleiche Wärmemenge freigesetzt.

Um einen kristallinen Körper wiegen zu schmelzen M Am Schmelzpunkt muss der Körper die Wärmemenge abgeben

\(~Q = \lambda m, \qquad (3)\)

Wo λ - spezifische Schmelzwärme. Wenn ein Körper kristallisiert, wird die gleiche Wärmemenge freigesetzt.

Die bei der vollständigen Verbrennung einer Brennstoffmasse freigesetzte Wärmemenge M,

\(~Q = qm, \qquad (4)\)

Wo Q- spezifische Verbrennungswärme.

Die SI-Einheit der spezifischen Verdampfungs-, Schmelz- und Verbrennungswärme ist Joule pro Kilogramm (J/kg).

Literatur

Aksenovich L. A. Physik in der Sekundarschule: Theorie. Aufgaben. Tests: Lehrbuch. Zuschuss für Einrichtungen der Allgemeinbildung. Umwelt, Bildung / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - S. 154-155.

Die innere Energie eines thermodynamischen Systems kann auf zwei Arten verändert werden:

überarbeiten Systemarbeit,
unter Verwendung thermischer Wechselwirkung.

Die Übertragung von Wärme auf einen Körper ist nicht mit der Ausführung makroskopischer Arbeit am Körper verbunden. In diesem Fall wird die Änderung der inneren Energie dadurch verursacht, dass einzelne Moleküle eines Körpers mit einer höheren Temperatur auf einige Moleküle eines Körpers mit einer niedrigeren Temperatur wirken. In diesem Fall wird eine thermische Wechselwirkung aufgrund der Wärmeleitfähigkeit realisiert. Eine Energieübertragung ist auch mittels Strahlung möglich. Das System mikroskopischer Prozesse (die sich nicht auf den gesamten Körper, sondern auf einzelne Moleküle beziehen) wird als Wärmeübertragung bezeichnet. Die Energiemenge, die durch Wärmeübertragung von einem Körper auf einen anderen übertragen wird, wird durch die Wärmemenge bestimmt, die von einem Körper auf einen anderen übertragen wird.

Definition

Wärme ist die Energie, die ein Körper im Prozess des Wärmeaustauschs mit umgebenden Körpern (Umwelt) aufnimmt (oder abgibt). Das Symbol für Wärme ist normalerweise der Buchstabe Q.

Dies ist eine der Grundgrößen der Thermodynamik. Wärme ist in den mathematischen Ausdrücken des ersten und zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik enthalten. Wärme soll Energie in Form molekularer Bewegung sein.

Wärme kann an das System (Körper) übertragen oder diesem entnommen werden. Es wird angenommen, dass die Übertragung von Wärme auf das System positiv ist.

Formel zur Berechnung der Wärme bei Temperaturänderungen

Wir bezeichnen die elementare Wärmemenge als . Beachten wir, dass das Wärmeelement, das das System bei einer kleinen Änderung seines Zustands aufnimmt (abgibt), kein vollständiges Differential ist. Der Grund dafür ist, dass Wärme eine Funktion des Zustandsänderungsprozesses des Systems ist.

Die elementare Wärmemenge, die dem System zugeführt wird, und die Temperaturänderungen von T zu T+dT sind gleich:

wobei C die Wärmekapazität des Körpers ist. Wenn der betreffende Körper homogen ist, kann die Formel (1) für die Wärmemenge wie folgt dargestellt werden:

wo ist die spezifische Wärmekapazität des Körpers, m – Körpermasse, ist die molare Wärmekapazität, ist die Molmasse der Substanz, ist die Anzahl der Mole der Substanz.

Wenn der Körper homogen ist und die Wärmekapazität als unabhängig von der Temperatur betrachtet wird, kann die Wärmemenge (), die der Körper erhält, wenn seine Temperatur um einen Betrag ansteigt, wie folgt berechnet werden:

wobei t 2, t 1 Körpertemperaturen vor und nach dem Erhitzen. Bitte beachten Sie, dass beim Ermitteln der Differenz () in Berechnungen Temperaturen sowohl in Grad Celsius als auch in Kelvin eingesetzt werden können.

Formel für die Wärmemenge bei Phasenübergängen

Der Übergang von einer Phase eines Stoffes in eine andere geht mit der Aufnahme oder Abgabe einer bestimmten Wärmemenge einher, die als Phasenübergangswärme bezeichnet wird.

Also, um ein Element der Materie aus dem Staat zu übertragen solide In die Flüssigkeit sollte er eine Wärmemenge () einbringen, die gleich ist:

Dabei ist die spezifische Schmelzwärme und dm das Element der Körpermasse. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Körper eine Temperatur haben muss gleich der Temperatur Schmelzen des betreffenden Stoffes. Bei der Kristallisation wird Wärme entsprechend (4) freigesetzt.

Die Wärmemenge (Verdampfungswärme), die erforderlich ist, um Flüssigkeit in Dampf umzuwandeln, kann wie folgt ermittelt werden:

wobei r die spezifische Verdampfungswärme ist. Beim Kondensieren von Dampf wird Wärme freigesetzt. Die Verdampfungswärme ist gleich der Kondensationswärme gleicher Stoffmassen.

Einheiten zur Messung der Wärmemenge

Die grundlegende Maßeinheit für die Wärmemenge im SI-System ist: [Q]=J

Eine systemfremde Wärmeeinheit, die häufig in technischen Berechnungen vorkommt. [Q]=cal (Kalorien). 1 cal=4,1868 J.

Beispiele für Problemlösungen

Beispiel

Übung. Welche Wassermengen müssen gemischt werden, um 200 Liter Wasser mit einer Temperatur von t = 40 °C zu erhalten? Wenn die Temperatur einer Wassermasse t 1 = 10 °C beträgt, beträgt die Temperatur der zweiten Wassermasse t 2 = 60 °C ?

Lösung. Schreiben wir die Wärmebilanzgleichung in der Form:

wobei Q=cmt die Wärmemenge ist, die nach dem Mischen des Wassers erzeugt wird; Q 1 = cm 1 t 1 - die Wärmemenge eines Teils Wasser mit Temperatur t 1 und Masse m 1; Q 2 = cm 2 t 2 - die Wärmemenge eines Teils Wasser mit Temperatur t 2 und Masse m 2.

Aus Gleichung (1.1) folgt:

Wenn wir kalte (V 1) und heiße (V 2) Teile Wasser zu einem einzigen Volumen (V) kombinieren, können wir Folgendes annehmen:

Wir erhalten also ein Gleichungssystem:

Nachdem wir es gelöst haben, erhalten wir: