Różnica między ciepłem utajonym a ciepłem właściwym

Ciepło utajone a ciepło właściwe

Ciepło

Gdy substancja ulega przemianie fazowej, energia jest absorbowana lub uwalniana jako ciepło. Utajone ciepło to ciepło, które jest absorbowane lub uwalniane z substancji podczas zmiany fazy. Te zmiany ciepła nie powodują zmian temperatury, ponieważ są one absorbowane lub uwalniane. Dwie formy utajonego ciepła to utajone ciepło topnienia i utajone ciepło parowania. Utajone ciepło topnienia zachodzi podczas topienia lub zamrażania, a utajone ciepło parowania zachodzi podczas wrzenia lub kondensacji. Zmiana fazy uwalnia ciepło (egzotermiczne) podczas przekształcania gazu w ciecz lub cieczy w ciało stałe. Zmiana fazy pochłania energię / ciepło (endotermiczne) przy przechodzeniu od ciała stałego do płynu lub od płynu do gazu. Na przykład w stanie pary cząsteczki wody są wysoce energetyczne i nie ma sił przyciągania międzycząsteczkowego. Poruszają się jako pojedyncze cząsteczki wody. W porównaniu z tym cząsteczki wody w stanie ciekłym mają niskie energie. Jednak niektóre cząsteczki wody mogą uciekać do stanu pary, jeśli mają wysoką energię kinetyczną. W normalnej temperaturze będzie równowaga między stanem pary a stanem ciekłym cząsteczek wody. Podczas podgrzewania w temperaturze wrzenia większość cząsteczek wody zostanie uwolniona do stanu pary. Kiedy cząsteczki wody odparowują, wiązania wodorowe między cząsteczkami wody muszą zostać przerwane. Do tego potrzebna jest energia, która jest znana jako utajone ciepło parowania. W przypadku wody ta zmiana fazy występuje przy 100 ^oC (temperatura wrzenia wody). Jednak gdy ta zmiana fazy zachodzi w tej temperaturze, cząsteczki wody absorbują energię cieplną, aby zerwać wiązania, ale nie zwiększy to temperatury bardziej.

Określone ciepło utajone oznacza ilość energii cieplnej potrzebnej do całkowitego przekształcenia fazy w inną fazę masy jednostkowej substancji.

Ciepło właściwe

Pojemność cieplna zależy od ilości substancji. Ciepło właściwe lub ciepło właściwe to pojemność cieplna niezależna od ilości substancji. Można go zdefiniować jako „ilość ciepła wymaganą do podniesienia temperatury jednego grama substancji o jeden stopień Celsjusza (lub jednego Kelwina) przy stałym ciśnieniu”. Jednostką ciepła właściwego jest Jg^-1odo^-1. Ciepło właściwe wody jest bardzo wysokie i ma wartość 4,186 Jg^-1odo^-1. Oznacza to zwiększenie temperatury o 1 ^oPotrzebne jest C 1 g wody, 4.186 J energii cieplnej. Ta wysoka wartość napotyka rolę wody w regulacji termicznej. Aby znaleźć ciepło potrzebne do zwiększenia temperatury od t₁ do t₂₎ pewnej masy substancji można zastosować następujące równanie.

q = m x s x ∆t

q = wymagane ciepło

m = masa substancji

=t = t₁-t₂₎

Powyższe równanie nie ma jednak zastosowania, jeśli reakcja obejmuje zmianę fazy. Na przykład nie ma zastosowania, gdy woda przechodzi w fazę gazową (w punkcie wrzenia) lub gdy woda zamarza, tworząc lód (w punkcie topnienia). Jest tak, ponieważ ciepło dodane lub usunięte podczas zmiany fazy nie zmienia temperatury.