Удельная теплоемкость вещества

Рекомендации

1. Открытый университет (2008 г.). S104 Книга 3 Энергия и свет, п. 59. Открытый университет. ISBN .
2. Открытый университет (2008 г.). S104 Книга 3 Энергия и свет, п. 179. Открытый университет. ISBN .
3. Справочник Ланге по химии, 10-е изд. стр. 1524
4. Издается под эгидой Verein Deutscher Ingenieure (VDI).
5. Фейнман Р. Лекции по физике. I, глава 40, стр. 7-8
6. Чарльз Киттель; Герберт Кремер (2000). Теплофизика. Фримен. п. 78. ISBN 978-0-7167-1088-2.
7. Стивен Т. Торнтон и Эндрю Рекс (1993): Современная физика для ученых и инженеров, Saunders College Publishing, 1993 г.
8. М.В. Чейз-младший (1998) , В Журнал физических и химических справочных данных, Монография 9, страницы 1-1951.
9. Ричард Фейнман, Лекции по физике, Том 1 (45)
10. Юнус А. Ценгель и Майкл А. Боулс, Термодинамика: инженерный подход, 7-е издание, McGraw-Hill, 2010, ISBN 007-352932-X.

Определение

Удельная теплоемкость вещества, обычно обозначаемая как c{ displaystyle c}, — теплоемкость C{ displaystyle C} образца вещества, деленного на массу M{ displaystyle M} образца:

c=CM=1M⋅dQdТ{ displaystyle c = { frac {C} {M}} = { frac {1} {M}} cdot { frac { mathrm {d} Q} { mathrm {d} T}}}

куда dQ{ displaystyle mathrm {d} Q} представляет количество тепла, необходимое для равномерного повышения температуры образца с небольшим шагом dТ{ displaystyle mathrm {d} T}.

Как и теплоемкость объекта, удельная теплоемкость вещества может варьироваться, иногда существенно, в зависимости от начальной температуры. Т{ displaystyle T} образца и давление п{ displaystyle p} применяется к нему. Следовательно, ее следует рассматривать как функцию c(п,Т){ displaystyle c (p, T)} этих двух переменных.

Эти параметры обычно указываются при указании удельной теплоемкости вещества. Например, «Вода (жидкость): cп{ displaystyle c_ {p}} = 4185,5 Дж / К / кг (15 ° C, 101,325 кПа) » Если не указано иное, опубликованные значения удельной теплоемкости c{ displaystyle c} как правило, действительны для некоторых стандартные условия по температуре и давлению.

Однако зависимость c{ displaystyle c} на начальную температуру и давление часто можно игнорировать в практических контекстах, например при работе в узких диапазонах этих переменных. В этих контекстах обычно опускают квалификатор (п,Т){ displaystyle (p, T)}, и аппроксимирует теплоемкость константой c{ displaystyle c} подходит для этих диапазонов.

Удельная теплоемкость — это интенсивное свойство вещества, внутренняя характеристика, которая не зависит от размера или формы рассматриваемого количества. (Квалификатор «специфический» перед экстенсивным свойством часто указывает на интенсивное свойство, производное от него.)

Вариации

Введение тепловой энергии в вещество, помимо повышения его температуры, обычно вызывает увеличение его объема и / или давления, в зависимости от того, как удерживается образец. Выбор последнего влияет на измеренную удельную теплоемкость даже при том же начальном давлении. п{ displaystyle p} и начальная температура Т{ displaystyle T}. Широко используются два конкретных варианта:

• Если давление поддерживается постоянным (например, при атмосферном давлении окружающей среды), а образец расширяется, расширение вызывает работай поскольку сила давления смещает корпус или окружающую жидкость. Эта работа должна производиться за счет поставляемой тепловой энергии. Полученная таким образом удельная теплоемкость называется измеренной. при постоянном давлении (или же изобарический), и часто обозначается cп{ displaystyle c_ {p}}, cп{ displaystyle c _ { mathrm {p}}}, так далее.
• С другой стороны, если расширение предотвращается — например, за счет достаточно жесткого корпуса или увеличения внешнего давления, чтобы противодействовать внутреннему, — работа не создается, и тепловая энергия, которая пошла бы в него, должна вместо этого способствовать внутренняя энергия образца, в том числе повышение его температуры на дополнительную величину. Полученная таким образом удельная теплоемкость называется измеренной. при постоянной громкости (или же изохорный) и обозначили cV{ displaystyle c_ {V}}, cv{ displaystyle c_ {v}} cv{ displaystyle c _ { mathrm {v}}}, так далее.

Значение cV{ displaystyle c_ {V}} обычно меньше, чем значение cп{ displaystyle c_ {p}}. Эта разница особенно заметна для газов, где значения при постоянном давлении обычно на 30–66,7% больше, чем при постоянном объеме. Следовательно коэффициент теплоемкости газов обычно составляет от 1,3 до 1,67.

Применимость

Удельную теплоемкость можно определить и измерить для газов, жидкостей и твердых тел довольно общего состава и молекулярной структуры. К ним относятся газовые смеси, растворы и сплавы или гетерогенные материалы, такие как молоко, песок, гранит и бетон, если рассматривать их в достаточно большом масштабе.

Удельная теплоемкость также может быть определена для материалов, которые изменяют состояние или состав при изменении температуры и давления, если изменения обратимы и постепенны. Таким образом, например, концепции могут быть определены для газа или жидкости, которые диссоциируют при повышении температуры, до тех пор, пока продукты диссоциации быстро и полностью рекомбинируют при падении.

Удельная теплоемкость не имеет значения, если вещество претерпевает необратимые химические изменения или если есть изменение фазы, например, плавление или кипение при резкой температуре в диапазоне температур, охватываемых измерением.

Примечания и ссылки

Заметки

1. Удельный и массовый термины эквивалентны.
2. МБЫ не ставят килограмм и Кельвин в том же порядке , для символа как для имени узла (он записывает «джоуль на килограмм кельвин» , но «  Й К -1  кг -1  »), не давая д ‘объяснение . Он делает то же самое для молярной теплоемкости  : «джоуль на моль кельвин», но «  Дж  · К -1 моль -1
3. Массовый объем — величина, обратная плотности .
4. ↑ и R = 8.314 4  Дж  · К −1 моль −1 .

Рекомендации

1. .
2. Мишель Лагьер, Физика промышленных жидкостей: фундаментальные концепции и численные приложения , Technip,1996 г. , стр.  274.
3. BIPM , Международная система единиц измерения ,2019 г., 9- е  изд. , 218  с. , с.  28 год.
4. .
5. Эжен Пекле , Трактат о тепле, рассмотренный в его приложениях , Д. Аванцо и Се,1844 г., 420  с. , стр.  17Указанные значения даны в кал. Кг -1 ·  K -1 .
6. ↑ и «Энергия древесины», Технические технологии , 10 июля 2004 г., исх. BE 8535.
7. (in) в Национальном институте стандартов и технологий (по состоянию на 5 мая 2021 г. ) , «  Теплоемкость жидкости при постоянном давлении  » .

Измерение

Удельная теплоемкость вещества обычно определяется в соответствии с определением; а именно, измеряя теплоемкость образца вещества, обычно с калориметр, и деление на массу образца. Для оценки теплоемкости вещества можно применять несколько методов, например: быстрая дифференциальная сканирующая калориметрия.

Удельную теплоемкость газов можно измерить при постоянном объеме, поместив образец в жесткий контейнер. С другой стороны, измерение удельной теплоемкости при постоянном объеме может быть чрезмерно трудным для жидкостей и твердых тел, поскольку часто требуется непрактичное давление, чтобы предотвратить расширение, которое может быть вызвано даже небольшим повышением температуры. Вместо этого обычно измеряют удельную теплоемкость при постоянном давлении (позволяя материалу расширяться или сжиматься по своему желанию), отдельно определять коэффициент температурного расширения и сжимаемость материала и вычислите удельную теплоемкость при постоянном объеме по этим данным в соответствии с законами термодинамики.[нужна цитата]

«Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение»

Теплопередача – это способ изменения внутренней энергии тела при передаче энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому без совершения работы. Существуют следующие виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность

Теплопроводность – это процесс передачи энергии от одного тел а к другому или от одной части тела к дpугой благодаря тепловому движению частиц

Важно, что при теплопроводности не происходит перемещения вещества, от одного тела к другом у или от одной части телa к другой передается энергия

Разные вещества обладают разной теплопроводностью. Если на дно пробирки, наполненной водой, положить кусочек льда и верхний её конец поместить над пламенем спиртовки, то через некоторое время вода в верхней части пробирки закипит, а лёд при этом не растает. Следовательно, вода, так же как и все жидкости, обладает плохой теплопроводностью.

Ещё более плохой теплопроводность ю обладают газы. Возьмём пробирку, в которой нет ничего, кроме воздуха, и расположим её над пламенем спиртовки. Палец, помещённый в пробирку, не почувствует тепла. Следовательно, воздух и другие газы обладает плохой теплопроводностью.

Хорошими проводниками теплоты являются металлы, самыми плохими — сильно разреженные газы. Это объясняется особенностями их строения. Молекулы газов находятся друг от друга на расстояниях, больших, чем молекулы твёрдых тел, и значительно реже сталкиваются. Поэтому и передача энергии от одних молекул к другим в газах происходит не столь интенсивно, как в твёрдых телах. Теплопроводность жидкости занимает промежуточное положение между теплопроводностью газов и твёрдых тел.

Конвекция

Как известно, газы и жидкости плохо проводят теплоту. В то же время от батарей парового отопления нагревается воздух. Это происходит благодаря такому виду теплопроводности, как конвекция.

Если вертушку, сделанную из бумаги, поместить над источником тепла, то вертушка начнёт вращаться. Это происходит потому, что нагретые менее плотные слои воздуха под действием выталкивающей силы поднимаются вверх, а более холодные движутся вниз и занимают их место, что и приводит к вращению вертушки.

Конвекция — вид теплопередачи, при котором энергия передаётся слоями жидкости или газа.  Конвекция связана с переносом вещества, поэтому она может осуществляться только в жидкостях и газах; в твёрдых телах конвекция не происходит.

Излучение

Третий вид теплопередачи — излучение. Если поднести руку к спирали электроплитки, включённой в сеть, к горящей электрической лампочке, к нагретому утюгу, к батарее отопления и т.п., то можно явно ощутить тепло.

Опыты также показывают, что чёрные тела хорошо поглощают и излучают энергию, а белые или блестящие плохо испускают и плохо поглощают её. Они хорошо энергию отражают. Поэтому понятно, почему летом носят светлую одежду, почему дома на юге предпочитают красить в белый цвет.

Путём излучения энергия передаётся от Солнца к Земле. Поскольку пространство между Солнцем и Землёй представляет собой вакуум (высота атмосферы Земли много меньше расстояния от неё до Солнца), то энергия не может передаваться ни путём конвекции, ни путём теплопроводности. Таким образом, для передачи энергии путём излучения не требуется наличия какой-либо среды, эта теплопередача может осуществляться и в вакууме.

Конспект урока «Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение».

Следующая тема: «Количество теплоты. Удельная теплоёмкость».

Характеристика

Удельная теплоемкость определяется количеством энергии , выделяемой теплообменом для повышения температуры единицы массы вещества на один кельвин (или градус Цельсия ) . Следовательно, это интенсивное количество, равное теплоемкости, связанной с массой исследуемого тела.

Единицей, полученной из Международной системы, является джоуль на килограмм-кельвин ( Дж · К -1  кг -1 ). Базовые единицы международной системы для выражения стоимости мощности теплоемкости л  2 · Т  -2 · Θ  -1 .

Что касается размерных уравнений , джоуль , имеющий для размерности M · L  2 · Т  -2 , специфическая теплоемкость имеет для измерения: L  2 · Т  -2 · Θ  -1 .

Измерение [ править ]

Удельная теплоемкость вещества обычно определяется в соответствии с определением; а именно, путем измерения теплоемкости образца вещества, обычно калориметром , и деления на массу образца. Для оценки теплоемкости вещества можно применить несколько методов, например, быструю дифференциальную сканирующую калориметрию .

Удельную теплоемкость газов можно измерить при постоянном объеме, поместив образец в жесткий контейнер. С другой стороны, измерение удельной теплоемкости при постоянном объеме может быть чрезмерно трудным для жидкостей и твердых тел, поскольку часто требуется непрактичное давление, чтобы предотвратить расширение, которое может быть вызвано даже небольшим повышением температуры. Вместо этого обычно измеряют удельную теплоемкость при постоянном давлении (позволяя материалу расширяться или сжиматься по своему желанию), отдельно определять коэффициент теплового расширения и сжимаемость материала и вычислять удельную теплоемкость при постоянном объеме из эти данные согласно законам термодинамики. [ необходима цитата ]

Связь между теплоемкостями при постоянном давлении и постоянном объеме.

Если предположить, что процесс протекает с постоянной Константа x, где x-означает любую постоянную пару Затем параметр, который делает то же самое рассуждение, что и раньше Получите специфическое отношение с предыдущим одним, специфической жарой Производная внутренней энергии по объему и объему Общая температура формы ：

Сорок восемь Найдите другое выражение с внутренней энергией* Удельная мощность cf-идеальный газ cv.Полное изменение^ Внутренняя энергия равна сумме двух членов. Их первый (^r) dV обусловлен изменением силы Взаимодействие между молекулами, второй член / дю \、〜 \ dT) — изменение кинетической энергии молекулы. В идеальном газе силы взаимодействия Если молекула не существует, («Хтт /#у — у, а соотношение* Б, 11) упрощается： — ) ВДТ = cvdT. Б, 19.） В интегральном виде принимается соотношение B, 19) * Это выглядит так: У CyiTs-Т^,). Б, 20） Определите разницу в теплоемкости в идеале* Второй gas.In этот случай («^tr)= 0 и уравнение B, 17） Формат такой: (^) Б, 21） Том много твердых тел как резина, резина Резина, камень, etc. изменятся незначительно Повышение температуры.

Поэтому в практическом плане При расчете этих тел Cy = cp, то есть Теплоемкость при постоянном объеме равна теплу Теплоемкость при постоянном давлении.Металл и другое Другие объекты, объем которых в значительной степени зависит от температуры、 Это равенство несправедливо. у у (ДВ \ Мы нашли i-gjH из идеального уравнения состояния.

Подставляя для газа A, 6)и равенства B, 21), получаем: СР-СV = р. Б, 22） Формула B, 22) названа в честь Роберта Mayer. It есть Это показывает, что разница в теплоемкости (cp-cv) идеальна Идеальный газ-это постоянная величина, равная универсальной Универсальная Газовая Постоянная R 4 В. Ф. Ноздрев 49 Роберт Майер использовал уравнения. {2, 22) для определения механического эквивалента теплоты Жара. В термодинамике проблема удельной теплоемкости не является полным решением. Выяснить.

Современная теория теплоемкости была создана на основе Статистика физика и квантовая механика. Согласно теории идеального газа Где i-число степеней свободы, а k-постоянная Больцмана. И затем… ЧВ = МК) В: = Г-Б-23） Отношения B, 23)、 В статистической физике, теплоемкость » не зависит от температуры, а Зависит от количества степеней свободы только/.

Количество Степень свободы перевода равна 3, где* = 3-M’, где/’ — число Степени свободы вращения.Отсюда В. 24а.） .- Я±Дл * + ： Изменяется ли число степеней свободы при повышении температуры? Температура?Квантовая механика отвечает на этот вопрос утвердительно.

Вы можете видеть, что при высоких температурах все еще присутствует вибрация Возникает колебательное движение атома в молекуле, то есть новая степень Свобода, так что выражение частного тепла в общем случае B, 24a) и B, 246) можно описать как: В. двадцать пять） Б, 26） Где c ’(T) — теплоемкость, связанная со степенью вибрации Бесплатный.

Например, для двухатомного газа, квантовая статистика дайте c ’(T)： Ноль С (Т)=(±Г эж.Мистер.Б, 27） U） * Формула B, 25); и B, 26)、 Общий вид, предполагающий зависимость V от T Пятьдесят В B, 27) 9-характерная температура, равная-r -.Где h-это Постоянная Планка (/г = 6.624•ю〜27 эрг «С), К-Больцмана постоянная Манна（＆= 1.38•10-23-<-1、co-собственная частота вибрации. Таким образом, как видно из B, 27), квантовая статистика Не только температурная зависимость теплоемкости、 Предсказать принципиально новое явление: неравномерность Распределение энергии

Литература

• Артемов А. В. Физическая химия. — М.: Академия, 2013. — 288 с. — (Бакалавриат). — ISBN 978-5-7695-9550-9.
• Ипполитов Е. Г., Артемов А. В., Батраков В.В. Физическая химия / Под ред. Е. Г. Ипполитова. — М.: Академия, 2005. — 448 с. — (Высшее профессиональное образование). — ISBN 978-5-7695-1456-6.
• Лифшиц Е. М. // Физическая энциклопедия / Ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Советская Энциклопедия, 1992. — Т. 5. — С. 77–78.
• Лифшиц Е. М. // Большая советская энциклопедия / Ред. А. М. Прохоров. — 3-е издание. — М.: Большая Советская Энциклопедия, 1976. — Т. 25. — С. 451.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Издание 5-е, исправленное. — М.: Физматлит, 2006. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. — 544 с. — ISBN 5-9221-0601-5.
• // Большая российская энциклопедия. — М.: Большая российская энциклопедия, 2016. — Т. 32. — С. 54.

Физическая основа удельной теплоемкости [ править ]

Температура образца вещества отражает среднюю кинетическую энергию составляющих его частиц (атомов или молекул) относительно его центра масс. Однако не вся энергия, передаваемая образцу вещества, идет на повышение его температуры, что подтверждается теоремой о равнораспределении .

Одноатомные газы править

Квантовая механика предсказывает, что при комнатной температуре и обычном давлении изолированный атом в газе не может хранить сколько-нибудь значимое количество энергии, кроме как в виде кинетической энергии. Таким образом, теплоемкость на моль одинакова для всех одноатомных газов (например, благородных газов). Точнее, 12,5 Дж · К −1 · моль −1 и 21 Дж · К −1 · моль −1 , где 8,31446 Дж · К −1 · моль −1 — единица идеального газа (которая является произведением константы преобразования Больцмана от микроскопической единицы энергии кельвина до макроскопической единицы энергии джоуляcV,m=3R2≈{\displaystyle c_{V,\mathrm {m} }=3R/2\approx {}}cP,m=5R2≈{\displaystyle c_{P,\mathrm {m} }=5R/2\approx {}}R≈{\displaystyle R\approx {}}, и число Авогадро ).

Следовательно, удельная теплоемкость (на единицу массы, а не на моль) одноатомного газа будет обратно пропорциональна его (размерному) атомному весу . То есть примерноA{\displaystyle A}

cV≈{\displaystyle c_{V}\approx {}}12470 Дж · К −1 · кг −1 20785 Дж · К −1 · кг −1Acp≈{\displaystyle /A\quad \quad \quad c_{p}\approx {}}A{\displaystyle /A}

Для благородных газов, от гелия до ксенона, эти расчетные значения равны

Многоатомные газы править

С другой стороны, многоатомная молекула газа (состоящая из двух или более атомов, связанных вместе) может накапливать тепловую энергию в других формах, помимо своей кинетической энергии. Эти формы включают вращение молекулы и колебание атомов относительно ее центра масс.

Эти дополнительные степени свободы или «моды» вносят вклад в удельную теплоемкость вещества. А именно, когда в газ с многоатомными молекулами вводится тепловая энергия, только часть ее идет на увеличение их кинетической энергии и, следовательно, температуры; остальное перейдет в те другие степени свободы. Для достижения такого же повышения температуры моль этого вещества должен быть обеспечен большей тепловой энергией, чем моль одноатомного газа. Следовательно, теплоемкость многоатомного газа зависит не только от его молекулярной массы, но и от числа степеней свободы, которыми обладают молекулы.

Квантовая механика далее утверждает, что каждая вращательная или колебательная мода может принимать или терять энергию только в определенном дискретном количестве (квантах). В зависимости от температуры средняя тепловая энергия на молекулу может быть слишком маленькой по сравнению с квантами, необходимыми для активации некоторых из этих степеней свободы. Эти режимы называются «замороженными». В этом случае удельная теплоемкость вещества будет увеличиваться с температурой, иногда ступенчато, по мере того, как большее количество режимов размораживается и начинает поглощать часть подводимой тепловой энергии.

Например, молярная теплоемкость азота N₂при постоянном объеме составляет 20,6 Дж · К -1 · моль -1 (при 15 ° C, 1 атм), что составляет 2,49 . Это значение, ожидаемое из теории, если каждая молекула имеет 5 степеней свободы. Оказывается, это три градуса вектора скорости молекулы плюс два градуса ее вращения вокруг оси, проходящей через центр масс и перпендикулярной линии двух атомов. Из — за этих двух дополнительных степеней свободы, удельная теплоемкость из NcV,m={\displaystyle c_{V,\mathrm {m} }={}}R{\displaystyle R}cV{\displaystyle c_{V}}₂(736 Дж · К -1 · кг -1 ) в 5/3 раза больше, чем у гипотетического одноатомного газа с той же молекулярной массой 28 (445 Дж · К -1 · кг -1 ).

Это значение удельной теплоемкости азота практически постоянно от -150 ° C до примерно 300 ° C. В этом температурном диапазоне две дополнительные степени свободы, соответствующие колебаниям атомов, растяжению и сжатию связи, все еще «заморожены». Примерно при этой температуре эти режимы начинают «размораживаться» и в результате сначала начинают быстро нарастать, а затем медленнее по мере приближения к другому постоянному значению. Это 35,5 Дж · К -1 · моль -1 при 1500 ° C, 36,9 при 2500 ° C и 37,5 при 3500 ° C. Последнее значение почти точно соответствует предсказанному значению для 7 степеней свободы на молекулу.cV{\displaystyle c_{V}}

Термохимия

Все химические
реакции сопровождаются тепловыми
эффектами. Более того, при некоторых
фиксированных условиях протекания эти
эффекты являются характеристическими
величинами. Так, например, как было
показано выше, при протекании изохорической
химической реакции вся подводимая и
отводимая от системы теплота ведет к
изменению внутренней энергии системы,
абсолютную величину которой оценить
нельзя, но определение ее изменения в
процессе химической реакции вполне
возможно. При протекании процессов при
постоянном давлении, подводимая к
системе или отводимая теплота равна
изменению ее энтальпии. При этом H
и U
равны только при сугубо частных условиях.

Кроме того,
абсолютные величины тепловых эффектов
химических реакций (поглощение или
отвод от системы теплоты в процессе их
протекания) являются функциями
температуры. И только в весьма узких
температурных интервалах они могут
быть приняты, в первом приближении, как
постоянные.

В связи со сказанным
необходимо стандартизовать условия
протекания химических процессов, то
есть договориться об условиях, при
которых вещества находятся в стандартном
состоянии. За стандартные приняты
следующие условия:

температура 298 К
или 25 С;

давление газа
1,035 
105
Па;

жидкости в
стандартном состоянии находятся при
том же давлении (или 1 атм).

Если при протекании
реакций происходит выделение теплоты,
то изменение энтальпии (H)
отрицательно. Такие процессы называются
экзотермическими (H

А + В 
С – H

В обратном случае
(поглощение теплоты) H
положительно, а реакции называются
эндотермическими (H
> 0).

А + В 
С + H

Нолик, если он
приводится, в верхнем индексе H
указывает на стандартное состояние
всех участников реакции. Представленная
выше условная система получила название
термодинамической. В научной практике
все термодинамические константы в
справочниках приводятся при стандартных
условиях.

Для различных
соединений характерны свои теплоты
образования. Под теплотой (энтальпией)
образования понимают количество теплоты,
которое выделяется или поглощается при
образовании 1 моля i-того
вещества при рассматриваемых (в
справочниках – стандартных) условиях
из простых, термодинамически устойчивых
веществ.

При стандартных
условиях их принято обозначать H,
где f
— formation.
Для ряда процессов они приведены ниже.

С + 1/2О₂
= СО; H
= 113,8
кДж/моль

1/2Cl_2(г)


; H
= 121,3 кДж/моль

1/2Cl₂
+ е 
Cl; H
= 233,6
кДж/моль

1/2Cl₂
+ е + aq

Cl; H
= 167,1
кДж/моль

C
+ 2H₂

CH_4(г);
H
= 74,8
кДж/моль

6C
+ 3H₂

C₆H_6(г);
H
= 82,93 кДж/моль

5C
+ 6H₂

C₅H_12(г);
(н-пентан) H
= 173,3 кДж/моль

Теплоты образования
простых веществ, термодинамически
стабильных, при стандартных условиях
приняты условно равными нулю.

Так, HО_2(г)
= 0; HН_2(г)
= 0.

Кроме того, теплоты
образования вещества зависят от его
агрегатного состояния.

HН₂О_(кр)
= 291,8
кДж/моль;

HН₂О_(ж)
= 285,8
кДж/моль;

HН₂О_(г)
= 187,9
кДж/моль.

В химической
термодинамике широко используется
понятие теплоты сгорания. Под теплотой
сгорания вещества понимают то количество
теплоты, которое выделяется при полном
сгорании одного моля вещества до высших
оксидов при данных условиях, учитывающих
давление и температуру. Сгорание следует
считать полным, когда C,
H,
N,
S,
Cl,
входящих в состав химических веществ,
превращаются соответственно в СО₂,
Н₂О_(ж),
N₂,
SO₂
и HCl.

Под стандартной
теплотой сгорания понимают H
реакции, когда исходные вещества и
продукты сгорания до высших оксидов
находятся в стандартном состоянии.

Таким образом,
стандартные теплоты образования и
сгорания веществ, в том числе и органических
можно считать их характеристическими
константами.

Единицы

Международная система

Единица измерения удельной теплоемкости в системе СИ — джоуль на кельвин на килограмм (Дж / К / кг, Дж / (кг · К), Дж · К.−1 кг−1, так далее.). Поскольку приращение температуры на один градус Цельсия то же самое, что и приращение в один кельвин, то есть то же самое, что и джоуль на градус Цельсия на килограмм (Дж / ° C / кг). Иногда грамм используется вместо килограмма для единицы массы: 1 Дж / К / кг = 0,001 Дж / К / г.

Удельная теплоемкость вещества (на единицу массы) равна измерение L2· Θ−1· Т−2, или (L / T)2/ Θ. Следовательно, единица СИ Дж / К / кг эквивалентна метр в квадрате на второй в квадрате на кельвин (м2 K−1 s−2).

Имперские инженерные единицы

Профессионалов в строительство, гражданское строительство, химическая инженерия, и другие технические дисциплины, особенно в Соединенные Штаты, может использовать так называемые Английские инженерные подразделения, которые включают Имперский фунт (фунт = 0,45359237 кг) в качестве единицы массы градус Фаренгейта или же Ренкин (° F = 5/9 K, около 0,555556 K) в качестве единицы приращения температуры, а Британская тепловая единица (БТЕ ≈ 1055,06 Дж), как единица тепла.

В этих контекстах единицей удельной теплоемкости является БТЕ / ° F / фунт = 4177,6 Дж / К / кг. Первоначально БТЕ была определена таким образом, чтобы средняя удельная теплоемкость воды составляла 1 БТЕ / ° F / фунт.

Калорий

В химии количество тепла часто измеряли в калории. Как ни странно, для измерения количества тепла обычно использовались две единицы с таким названием, обозначаемые «cal» или «Cal»:

• «малая калория» (или «грамм-калория», «кал») составляет точно 4,184 Дж. Первоначально он был определен таким образом, чтобы удельная теплоемкость жидкой воды составляла 1 кал / C ° / г.
• «Большая калория» (также «килокалория», «килограмм-калория» или «пищевая калория»; «ккал» или «кал») составляет 1000 малых калорий, то есть ровно 4184 Дж. Первоначально он был определен таким образом, чтобы удельная теплоемкость воды составляла 1 кал / C ° / кг.

Хотя эти единицы все еще используются в некоторых контекстах (например, килограмм калорий в питание), их использование в технических и научных областях не рекомендуется. Когда тепло измеряется в этих единицах, единицей удельной теплоемкости обычно является

1 кал / ° C / г («малая калория») = 1 кал / ° C / кг = 1 ккал / ° C / кг («большая калория») = 4184 Дж / K / кг.

В обоих единицах удельная теплоемкость воды составляет приблизительно 1. Комбинации кал / ° C / кг = 4,184 Дж / K / кг и ккал / ° C / г = 4184000 Дж / K / кг не кажутся широко распространенными. использовал.