สูตรกำหนดปริมาณความร้อนระหว่างการให้ความร้อน หัวข้อบทเรียน: "ปริมาณความร้อน หน่วยปริมาณความร้อน ความจุความร้อนจำเพาะ การคำนวณปริมาณความร้อน"

พลังงานภายในร่างกายเปลี่ยนแปลงไปเมื่อมีการทำงานหรือถ่ายเทความร้อน ในปรากฏการณ์การถ่ายเทความร้อน พลังงานภายในจะถูกถ่ายโอนโดยการนำ การพาความร้อน หรือการแผ่รังสี

แต่ละร่างกายเมื่อได้รับความร้อนหรือเย็น (ผ่านการถ่ายเทความร้อน) จะได้รับหรือสูญเสียพลังงานจำนวนหนึ่ง ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นเรื่องปกติที่จะเรียกพลังงานจำนวนนี้ว่าปริมาณความร้อน

ดังนั้น, ปริมาณความร้อนคือพลังงานที่ร่างกายให้หรือรับระหว่างกระบวนการถ่ายเทความร้อน

ต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการทำให้น้ำร้อน? บน ตัวอย่างง่ายๆคุณสามารถเข้าใจได้ว่าการให้ความร้อนแก่น้ำในปริมาณที่ต่างกันจะต้องใช้ความร้อนในปริมาณที่ต่างกัน สมมติว่าเราใช้หลอดทดลองสองหลอดที่มีน้ำ 1 ลิตร และน้ำ 2 ลิตร ในกรณีใดจะต้องใช้ความร้อนเพิ่มขึ้น? ประการที่ 2 โดยในหลอดทดลองมีน้ำ 2 ลิตร หลอดทดลองอันที่สองจะใช้เวลานานกว่าในการให้ความร้อนหากเราให้ความร้อนด้วยแหล่งกำเนิดไฟเดียวกัน

ดังนั้นปริมาณความร้อนจึงขึ้นอยู่กับมวลกาย ยิ่งมีมวลมาก ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำความร้อนก็จะมากขึ้นตามไปด้วย และส่งผลให้ร่างกายเย็นลงนานขึ้นด้วย

ปริมาณความร้อนขึ้นอยู่กับอะไรอีก? ตามธรรมชาติแล้วจากความแตกต่างของอุณหภูมิร่างกาย แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด ท้ายที่สุดแล้ว ถ้าเราพยายามต้มน้ำหรือนมให้ร้อน เราจะต้องใช้เวลาต่างกันออกไป นั่นคือปรากฎว่าปริมาณความร้อนขึ้นอยู่กับสารที่ร่างกายประกอบด้วย

ผลปรากฎว่าปริมาณความร้อนที่จำเป็นสำหรับการให้ความร้อนหรือปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาเมื่อร่างกายเย็นลงนั้นขึ้นอยู่กับมวลของมัน การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และประเภทของสารที่ร่างกายอยู่ ประกอบด้วย

วัดปริมาณความร้อนได้อย่างไร?

ด้านหลัง หน่วยความร้อนเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป 1 จูล. ก่อนที่จะมีหน่วยวัดพลังงาน นักวิทยาศาสตร์ถือว่าปริมาณความร้อนเป็นแคลอรี่ หน่วยวัดนี้มักเรียกสั้นว่า “J”

แคลอรี่- คือปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการทำให้น้ำ 1 กรัมร้อนขึ้น 1 องศาเซลเซียส การวัดแคลอรี่รูปแบบย่อคือ "cal"

1 แคล = 4.19 เจ

โปรดทราบว่าในหน่วยพลังงานเหล่านี้เป็นธรรมเนียมที่จะต้องทราบ คุณค่าทางโภชนาการผลิตภัณฑ์อาหาร กิโลจูล และกิโลแคลอรี

1 กิโลแคลอรี = 1,000 แคลอรี

1 กิโลจูล = 1,000 เจ

1 กิโลแคลอรี = 4190 เจ = 4.19 กิโลจูล

ความจุความร้อนจำเพาะคืออะไร

สารแต่ละชนิดในธรรมชาติมีคุณสมบัติเป็นของตัวเอง และการให้ความร้อนแก่สารแต่ละชนิดนั้นต้องใช้พลังงานในปริมาณที่แตกต่างกัน เช่น ปริมาณความร้อน

ความร้อนจำเพาะสาร- เป็นปริมาณเท่ากับปริมาณความร้อนที่ต้องถ่ายเทไปยังวัตถุที่มีมวล 1 กิโลกรัม เพื่อให้ความร้อนมีอุณหภูมิ 1 0 ค

ความจุความร้อนจำเพาะกำหนดด้วยตัวอักษร c และมีค่าการวัด J/kg*

เช่น ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำคือ 4200 J/kg* 0 ค. คือ คือปริมาณความร้อนที่ต้องถ่ายเทไปยังน้ำ 1 กิโลกรัม เพื่อให้ร้อนขึ้น 1 0 ค

ควรจำไว้ว่าความจุความร้อนจำเพาะของสารในสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกันนั้นแตกต่างกัน นั่นคือทำให้น้ำแข็งร้อนขึ้น 1 0 C จะต้องใช้ความร้อนในปริมาณที่ต่างกัน

วิธีการคำนวณปริมาณความร้อนเพื่อให้ความร้อนแก่ร่างกาย

เช่น จำเป็นต้องคำนวณปริมาณความร้อนที่ต้องใช้เพื่อให้น้ำ 3 กิโลกรัมร้อนจากอุณหภูมิ 15 องศา 0 C สูงถึงอุณหภูมิ 85 0 C. เรารู้ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ นั่นคือปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการทำให้น้ำ 1 กิโลกรัมร้อนขึ้น 1 องศา นั่นคือ เพื่อที่จะหาปริมาณความร้อนในกรณีของเรา คุณต้องคูณความจุความร้อนจำเพาะของน้ำด้วย 3 และด้วยจำนวนองศาที่คุณต้องการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ นั่นคือ 4200*3*(85-15) = 882,000

ในวงเล็บเราคำนวณจำนวนองศาที่แน่นอน โดยลบผลลัพธ์เริ่มต้นจากผลลัพธ์สุดท้ายที่ต้องการ

ดังนั้นเพื่ออุ่นน้ำ 3 กิโลกรัมจาก 15 เป็น 85 0 C เราต้องการความร้อน 882,000 J

ปริมาณความร้อนแสดงด้วยตัวอักษร Q สูตรการคำนวณมีดังนี้:

Q=ค*ม*(เสื้อ 2 -เสื้อ 1)

การวิเคราะห์และแก้ไขปัญหา

ปัญหาที่ 1. ต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการให้ความร้อนน้ำ 0.5 กิโลกรัมจาก 20 ถึง 50 0 ค

ที่ให้ไว้:

ม. = 0.5 กก.

วินาที = 4200 จูล/กก.* 0 C,

เสื้อ 1 = 20 0 C,

เสื้อ 2 = 50 0 C.

เราพิจารณาความจุความร้อนจำเพาะจากตาราง

สารละลาย:

2 -เสื้อ 1 ).

แทนค่า:

Q=4200*0.5*(50-20) = 63,000 จูล = 63 กิโลจูล

คำตอบ: Q=63 กิโลจูล

ภารกิจที่ 2ต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการทำความร้อนแท่งอลูมิเนียมที่มีน้ำหนัก 0.5 กก. x 85 0 ซี?

ที่ให้ไว้:

ม. = 0.5 กก.

วินาที = 920 จูล/กก.* 0 C,

เสื้อ 1 = 0 0 C,

เสื้อ 2 = 85 0 ค.

สารละลาย:

ปริมาณความร้อนถูกกำหนดโดยสูตร Q=c*m*(t 2 -เสื้อ 1 ).

แทนค่า:

Q=920*0.5*(85-0) = 39,100 จูล = 39.1 กิโลจูล

คำตอบ:ถาม= 39.1 กิโลจูล

เปลี่ยน กำลังภายในโดยการปฏิบัติงานจะมีลักษณะตามปริมาณงาน กล่าวคือ งานคือการวัดการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายใน กระบวนการนี้. การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกายระหว่างการถ่ายเทความร้อนมีลักษณะเป็นปริมาณที่เรียกว่าปริมาณความร้อน

คือการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในร่างกายระหว่างกระบวนการถ่ายเทความร้อนโดยไม่ได้ทำงาน ปริมาณความร้อนจะระบุด้วยตัวอักษร ถาม .

งาน พลังงานภายใน และความร้อน วัดกันในหน่วยเดียวกัน - จูล ( เจ) เช่นเดียวกับพลังงานชนิดใดๆ

ในการวัดความร้อน ก่อนหน้านี้หน่วยพลังงานพิเศษถูกใช้เป็นหน่วยปริมาณความร้อน - แคลอรี่ ( อุจจาระ), เท่ากับ ปริมาณความร้อนที่ต้องทำให้น้ำ 1 กรัมร้อนขึ้น 1 องศาเซลเซียส (แม่นยำยิ่งขึ้นจาก 19.5 ถึง 20.5 ° C) โดยเฉพาะหน่วยนี้ใช้ในการคำนวณปริมาณการใช้ความร้อน (พลังงานความร้อน) ค่ะ อาคารอพาร์ตเมนต์. มีการทดลองสร้างความเทียบเท่าเชิงกลของความร้อน - ความสัมพันธ์ระหว่างแคลอรี่และจูล: 1 แคลอรี่ = 4.2 เจ.

เมื่อร่างกายถ่ายเทความร้อนจำนวนหนึ่งโดยไม่ทำงาน พลังงานภายในก็จะเพิ่มขึ้น ถ้าร่างกายปล่อยความร้อนออกมาในระดับหนึ่ง พลังงานภายในก็จะลดลง

หากคุณเทน้ำ 100 กรัมลงในภาชนะที่เหมือนกันสองใบ โดยใบหนึ่งและอีกใบ 400 กรัมที่อุณหภูมิเดียวกันและวางไว้บนเตาที่เหมือนกัน น้ำในภาชนะใบแรกจะเดือดเร็วขึ้น ดังนั้น ยิ่งมวลกายมีมาก ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการวอร์มก็มากขึ้นตามไปด้วย การระบายความร้อนก็เหมือนกัน

ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนแก่ร่างกายยังขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่ร่างกายสร้างขึ้นด้วย การขึ้นอยู่กับปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนแก่ร่างกายกับประเภทของสารนี้มีลักษณะเป็นปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่า ความจุความร้อนจำเพาะ สาร

- นี้ ปริมาณทางกายภาพเท่ากับปริมาณความร้อนที่ต้องให้สาร 1 กิโลกรัมเพื่อให้ความร้อนขึ้น 1 ° C (หรือ 1 K) สาร 1 กิโลกรัมจะปล่อยความร้อนในปริมาณเท่ากันเมื่อถูกทำให้เย็นลง 1 °C

ความจุความร้อนจำเพาะถูกกำหนดโดยตัวอักษร กับ. หน่วยความจุความร้อนจำเพาะคือ 1 เจ/กก. °Cหรือ 1 J/kg °K

ความจุความร้อนจำเพาะของสารถูกกำหนดโดยการทดลอง ของเหลวมีความจุความร้อนจำเพาะสูงกว่าโลหะ น้ำมีความร้อนจำเพาะสูงสุด ส่วนทองคำมีความร้อนจำเพาะน้อยมาก

เนื่องจากปริมาณความร้อนเท่ากับการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกาย จึงอาจกล่าวได้ว่าความจุความร้อนจำเพาะแสดงให้เห็นว่าพลังงานภายในเปลี่ยนแปลงไปมากเพียงใด 1 กกสารเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป 1 องศาเซลเซียส. โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานภายในของตะกั่ว 1 กิโลกรัมจะเพิ่มขึ้น 140 J เมื่อได้รับความร้อน 1 °C และลดลง 140 J เมื่อเย็นลง

Q = ค ∙ ม. (เสื้อ 2 - เสื้อ 1)

สูตรเดียวกันนี้ใช้ในการคำนวณปริมาณความร้อนที่ร่างกายปล่อยออกมาเมื่อเย็นลง เฉพาะในกรณีนี้เท่านั้นที่ควรลบอุณหภูมิสุดท้ายออกจากอุณหภูมิเริ่มต้น เช่น ลบอุณหภูมิที่น้อยกว่าออกจากอุณหภูมิที่ใหญ่กว่า

นี่คือบทสรุปของหัวข้อ “ปริมาณความร้อน ความร้อนจำเพาะ". เลือกขั้นตอนถัดไป:

• ไปที่บทสรุปถัดไป:

แนวคิดเรื่องปริมาณความร้อนจึงเกิดขึ้น ระยะแรกการพัฒนาฟิสิกส์ยุคใหม่เมื่อไม่มีแนวคิดที่ชัดเจน โครงสร้างภายในสาร พลังงานคืออะไร พลังงานรูปแบบใดที่มีอยู่ในธรรมชาติ และพลังงานในรูปแบบของการเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงของสสาร

ปริมาณความร้อนเข้าใจว่าเป็นปริมาณทางกายภาพเทียบเท่ากับพลังงานที่ถ่ายโอนไปยังตัววัสดุในกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อน

หน่วยความร้อนที่ล้าสมัยคือแคลอรี่เท่ากับ 4.2 J ทุกวันนี้หน่วยนี้ไม่ได้ใช้งานจริงและจูลก็เข้ามาแทนที่

ในขั้นต้น สันนิษฐานว่าตัวพาพลังงานความร้อนเป็นตัวกลางไร้น้ำหนักโดยสมบูรณ์และมีคุณสมบัติเป็นของเหลว ปัญหาทางกายภาพมากมายของการถ่ายเทความร้อนได้รับการแก้ไขแล้วและยังคงได้รับการแก้ไขตามสมมติฐานนี้ การมีอยู่ของแคลอรี่สมมุติเป็นพื้นฐานสำหรับโครงสร้างที่ถูกต้องหลายประการ เชื่อกันว่าแคลอรี่จะถูกปล่อยออกมาและถูกดูดซับในปรากฏการณ์ของการให้ความร้อนและความเย็น การหลอมและการตกผลึก ได้สมการที่ถูกต้องสำหรับกระบวนการถ่ายเทความร้อนตามแนวคิดทางกายภาพที่ไม่ถูกต้อง มีกฎที่ทราบกันว่าปริมาณความร้อนเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลของร่างกายที่มีส่วนร่วมในการแลกเปลี่ยนความร้อนและการไล่ระดับอุณหภูมิ:

โดยที่ Q คือปริมาณความร้อน m คือมวลกาย และค่าสัมประสิทธิ์ กับ– ปริมาณที่เรียกว่าความจุความร้อนจำเพาะ ความจุความร้อนจำเพาะเป็นลักษณะของสารที่เกี่ยวข้องในกระบวนการ

ทำงานในอุณหพลศาสตร์

อันเป็นผลมาจากกระบวนการทางความร้อนทำให้ทำความสะอาด งานเครื่องกล. ตัวอย่างเช่น เมื่อแก๊สร้อนขึ้น ปริมาตรของมันก็จะเพิ่มมากขึ้น ลองใช้สถานการณ์ตามภาพด้านล่าง:

ในกรณีนี้จะเป็นงานเครื่องกล ความแข็งแกร่งที่เท่าเทียมกันแรงดันแก๊สบนลูกสูบคูณด้วยระยะทางที่ลูกสูบเคลื่อนที่ภายใต้ความดัน แน่นอนสิ่งนี้ กรณีที่ง่ายที่สุด. แต่ถึงแม้จะอยู่ในนั้นเราก็สามารถสังเกตเห็นความยากลำบากอย่างหนึ่ง: แรงกดจะขึ้นอยู่กับปริมาตรของก๊าซซึ่งหมายความว่าเราไม่ได้เกี่ยวข้องกับค่าคงที่ แต่ด้วยปริมาณที่แปรผัน เนื่องจากตัวแปรทั้งสาม: ความดัน อุณหภูมิ และปริมาตรมีความสัมพันธ์กัน การคำนวณงานจึงมีความซับซ้อนมากขึ้นอย่างมาก มีกระบวนการในอุดมคติและช้าอย่างไม่มีที่สิ้นสุด: ไอโซบาริก อุณหภูมิคงที่ อะเดียแบติก และไอโซคอริก ซึ่งการคำนวณดังกล่าวสามารถทำได้ค่อนข้างง่าย กราฟของความดันเทียบกับปริมาตรจะถูกพล็อต และงานจะถูกคำนวณเป็นส่วนสำคัญของแบบฟอร์ม

กระบวนการถ่ายโอนพลังงานจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่งโดยไม่ต้องทำงานเรียกว่า การแลกเปลี่ยนความร้อนหรือ การถ่ายเทความร้อน. การแลกเปลี่ยนความร้อนเกิดขึ้นระหว่างวัตถุที่มี อุณหภูมิที่แตกต่างกัน. เมื่อมีการสัมผัสกันระหว่างวัตถุที่มีอุณหภูมิต่างกัน พลังงานภายในส่วนหนึ่งจะถูกถ่ายโอนออกจากร่างกายด้วยอุณหภูมิที่สูงกว่า อุณหภูมิสูงให้กับร่างกายที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า เรียกว่าพลังงานที่ถ่ายโอนไปยังร่างกายอันเป็นผลมาจากการแลกเปลี่ยนความร้อน ปริมาณความร้อน.

ความจุความร้อนจำเพาะของสาร:

หากกระบวนการถ่ายเทความร้อนไม่ได้มาพร้อมกับงานตามกฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์ปริมาณความร้อนจะเท่ากับการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกาย: .

พลังงานเฉลี่ยของการเคลื่อนที่เชิงแปลแบบสุ่มของโมเลกุลเป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกายเท่ากับผลรวมพีชคณิตของการเปลี่ยนแปลงพลังงานของอะตอมหรือโมเลกุลทั้งหมดซึ่งจำนวนนั้นเป็นสัดส่วนกับมวลของร่างกายดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในดังนั้น ปริมาณความร้อนแปรผันตามมวลและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ:

ปัจจัยสัดส่วนในสมการนี้เรียกว่า ความจุความร้อนจำเพาะของสาร. ความจุความร้อนจำเพาะแสดงปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการทำให้สาร 1 กิโลกรัมร้อนขึ้น 1 เคลวิน

ทำงานในอุณหพลศาสตร์:

ในกลศาสตร์ งานหมายถึงผลคูณของโมดูลัสของแรงและการกระจัด และโคไซน์ของมุมระหว่างสิ่งเหล่านั้น งานจะเสร็จเมื่อมีแรงกระทำต่อวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่และเท่ากับการเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์ของมัน

ในอุณหพลศาสตร์ไม่พิจารณาการเคลื่อนไหวของร่างกายโดยรวมเรากำลังพูดถึงการเคลื่อนไหวของส่วนต่างๆของร่างกายขนาดมหภาคที่สัมพันธ์กัน เป็นผลให้ปริมาตรของร่างกายเปลี่ยนไป แต่ความเร็วยังคงเท่ากับศูนย์ งานในอุณหพลศาสตร์ถูกกำหนดในลักษณะเดียวกับในกลศาสตร์ แต่เท่ากับการเปลี่ยนแปลงไม่ใช่ในพลังงานจลน์ของร่างกาย แต่ในพลังงานภายใน

เมื่อทำงาน (การบีบอัดหรือการขยายตัว) พลังงานภายในของก๊าซจะเปลี่ยนไป เหตุผลนี้คือ: ในระหว่างการชนแบบยืดหยุ่นของโมเลกุลก๊าซกับลูกสูบที่กำลังเคลื่อนที่พลังงานจลน์ของพวกมันจะเปลี่ยนไป

ให้เราคำนวณงานที่ทำโดยแก๊สระหว่างการขยายตัว ก๊าซออกแรงที่ลูกสูบ
, ที่ไหน - แรงดันแก๊ส และ - พื้นที่ผิว ลูกสูบ เมื่อก๊าซขยายตัว ลูกสูบจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางของแรง ระยะทางสั้น ๆ
. หากระยะห่างน้อยก็ถือว่าแรงดันแก๊สคงที่ งานที่ทำโดยแก๊สคือ:

ที่ไหน
- การเปลี่ยนแปลงปริมาณก๊าซ

ในกระบวนการขยายตัวของแก๊ส มันจะทำงานในเชิงบวก เนื่องจากทิศทางของแรงและการกระจัดตรงกัน ในระหว่างกระบวนการขยายตัว ก๊าซจะปล่อยพลังงานไปยังวัตถุที่อยู่รอบๆ

งานที่ทำโดยวัตถุภายนอกบนแก๊สนั้นแตกต่างจากงานที่ทำโดยแก๊สเพียงในเครื่องหมายเท่านั้น
เนื่องจากมีความเข้มแข็ง ซึ่งกระทำต่อแก๊สจะมีปฏิกิริยาตรงข้ามกับแรง โดยที่ก๊าซกระทำต่อลูกสูบและมีค่าเท่ากับแก๊สในโมดูลัส (กฎข้อที่สามของนิวตัน) และการเคลื่อนไหวยังคงเหมือนเดิม ดังนั้นการทำงานของแรงภายนอกจึงเท่ากับ:

.

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์:

กฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์คือกฎการอนุรักษ์พลังงาน ขยายไปถึงปรากฏการณ์ทางความร้อน กฎหมายอนุรักษ์พลังงาน: พลังงานในธรรมชาติไม่ได้เกิดขึ้นจากความว่างเปล่าและไม่หายไป ปริมาณพลังงานไม่เปลี่ยนแปลง เพียงแต่ส่งผ่านจากรูปแบบหนึ่งไปยังอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น

อุณหพลศาสตร์พิจารณาวัตถุที่มีจุดศูนย์ถ่วงแทบไม่เปลี่ยนแปลง พลังงานกลของวัตถุดังกล่าวยังคงที่ และมีเพียงพลังงานภายในเท่านั้นที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้

พลังงานภายในสามารถเปลี่ยนแปลงได้สองวิธี: การถ่ายเทความร้อนและการทำงาน ในกรณีทั่วไป พลังงานภายในเปลี่ยนแปลงทั้งเนื่องจากการถ่ายเทความร้อนและจากงานที่ทำเสร็จ กฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์ได้รับการกำหนดไว้อย่างแม่นยำสำหรับกรณีทั่วไปดังกล่าว:

การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของระบบระหว่างการเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งจะเท่ากับผลรวมของการทำงานของแรงภายนอกและปริมาณความร้อนที่ถ่ายโอนไปยังระบบ:

หากระบบถูกแยกออก ก็แสดงว่าไม่มีงานใดเกิดขึ้นและจะไม่แลกเปลี่ยนความร้อนกับวัตถุโดยรอบ ตามกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ พลังงานภายในของระบบแยกยังคงไม่เปลี่ยนแปลง.

เมื่อพิจารณาแล้วว่า
กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์สามารถเขียนได้ดังนี้:

ปริมาณความร้อนที่ถ่ายโอนไปยังระบบจะเปลี่ยนพลังงานภายในและเพื่อดำเนินการกับวัตถุภายนอกโดยระบบ.

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์: เป็นไปไม่ได้ที่จะถ่ายเทความร้อนจากระบบที่เย็นกว่าไปยังระบบที่ร้อนกว่า หากไม่มีการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ พร้อมกันในทั้งสองระบบหรือในร่างกายโดยรอบ

ออกกำลังกาย 81.
คำนวณปริมาณความร้อนที่จะปล่อยออกมาระหว่างการลด Fe 2 โอ 3 อลูมิเนียมโลหะหากได้เหล็ก 335.1 กรัม ตอบ : 2543.1 กิโลจูล
สารละลาย:
สมการปฏิกิริยา:

= (อัล 2 O 3) - (เฟ 2 O 3) = -1669.8 -(-822.1) = -847.7 กิโลจูล

การคำนวณปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาเมื่อรับเหล็ก 335.1 กรัม คำนวณจากสัดส่วนดังนี้

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : เอ็กซ์; x = (0847.7 . 335,1)/ (2 . 55.85) = 2543.1 กิโลจูล

โดยที่ 55.85 มวลอะตอมของเหล็ก

คำตอบ: 2543.1 กิโลจูล

ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยา

ภารกิจที่ 82
เอทิลแอลกอฮอล์ที่เป็นก๊าซ C2H5OH สามารถรับได้จากปฏิกิริยาของเอทิลีน C 2 H 4 (g) และไอน้ำ เขียนสมการอุณหเคมีสำหรับปฏิกิริยานี้ โดยคำนวณผลกระทบทางความร้อนก่อน คำตอบ: -45.76 กิโลจูล
สารละลาย:
สมการปฏิกิริยาคือ:

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

ค่าความร้อนมาตรฐานของการก่อตัวของสารแสดงไว้ในตารางพิเศษ เมื่อพิจารณาว่าความร้อนของการก่อตัวของสารอย่างง่ายจะถือว่าตามอัตภาพเป็นศูนย์ ลองคำนวณผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาโดยใช้ผลจากกฎของเฮสส์ เราจะได้:

= (ค 2 ชม. 5 โอ้) – [ (ค 2 ชม. 4) + (ชม 2 O)] =
= -235.1 -[(52.28) + (-241.83)] = - 45.76 กิโลจูล

สมการปฏิกิริยาซึ่งเกี่ยวกับสัญลักษณ์ สารประกอบเคมีสถานะของการรวมตัวหรือการดัดแปลงผลึกจะถูกระบุ เช่นเดียวกับค่าตัวเลขของผลกระทบทางความร้อนที่เรียกว่าเทอร์โมเคมี ในสมการอุณหเคมี เว้นแต่จะระบุไว้เป็นพิเศษ ค่าของผลกระทบทางความร้อนที่ความดันคงที่ Q p จะถูกระบุเท่ากับการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของระบบ โดยปกติค่าจะถูกกำหนดไว้ทางด้านขวาของสมการ คั่นด้วยเครื่องหมายจุลภาคหรืออัฒภาค ยอมรับการกำหนดสถานะโดยย่อต่อไปนี้สำหรับสถานะการรวมตัวของสาร: ช- ก๊าซ และ- ของเหลว, ถึง

หากความร้อนถูกปล่อยออกมาอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาแล้ว< 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 กิโลจูล

คำตอบ:- 45.76 กิโลจูล

ภารกิจที่ 83
คำนวณผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยารีดักชันของเหล็ก (II) ออกไซด์กับไฮโดรเจนตามสมการทางความร้อนเคมีต่อไปนี้:

ก) EO (k) + CO (g) = Fe (k) + CO 2 (g); = -13.18 กิโลจูล;
ข) CO (ก) + 1/2O 2 (ก) = CO 2 (ก) = -283.0 กิโลจูล;
ค) H 2 (ก) + 1/2O 2 (ก) = H 2 O (ก) = -241.83 กิโลจูล
คำตอบ: +27.99 กิโลจูล

สารละลาย:
สมการปฏิกิริยาสำหรับการลดเหล็ก (II) ออกไซด์กับไฮโดรเจนมีรูปแบบ:

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

= (H2O) – [ (เฟ2O)

สมการจะได้ความร้อนจากการก่อตัวของน้ำ

H 2 (ก.) + 1/2O 2 (ก.) = H 2 O (ก.); = -241.83 กิโลจูล

และความร้อนของการก่อตัวของเหล็ก (II) ออกไซด์สามารถคำนวณได้โดยการลบสมการ (a) ออกจากสมการ (b)

=(ค) - (b) - (ก) = -241.83 – [-283.o – (-13.18)] = +27.99 กิโลจูล

คำตอบ:+27.99 กิโลจูล

ภารกิจที่ 84
เมื่อก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์และคาร์บอนไดออกไซด์ทำปฏิกิริยากัน จะเกิดไอน้ำและคาร์บอนไดซัลไฟด์ CS 2 (g) เขียนสมการอุณหเคมีสำหรับปฏิกิริยานี้แล้วคำนวณผลกระทบทางความร้อนก่อน คำตอบ: +65.43 กิโลจูล
สารละลาย:
ช- ก๊าซ และ- ของเหลว, ถึง-- ผลึก. อักขระเหล่านี้จะถูกละเว้นหาก สถานะของการรวมตัวสารที่เห็นได้ชัดเจน เช่น O 2, H 2 เป็นต้น
สมการปฏิกิริยาคือ:

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

ค่าความร้อนมาตรฐานของการก่อตัวของสารแสดงไว้ในตารางพิเศษ เมื่อพิจารณาว่าความร้อนของการก่อตัวของสารอย่างง่ายจะถือว่าตามอัตภาพเป็นศูนย์ ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาสามารถคำนวณได้โดยใช้ข้อพิสูจน์ของกฎของเฮสส์:

= (H 2 O) + (СS 2) – [(H 2 S) + (СO 2)];
= 2(-241.83) + 115.28 – = +65.43 กิโลจูล

2H 2 S (g) + CO 2 (g) = 2H 2 O (g) + CS 2 (g); = +65.43 กิโลจูล

คำตอบ:+65.43 กิโลจูล

สมการปฏิกิริยาเทอร์โมเคมี

ภารกิจที่ 85
เขียนสมการเทอร์โมเคมีสำหรับปฏิกิริยาระหว่าง CO (g) และไฮโดรเจนซึ่งเป็นผลมาจาก CH 4 (g) และ H 2 O (g) เกิดขึ้น ในระหว่างปฏิกิริยานี้ ความร้อนจะถูกปล่อยออกมาเท่าใด หากได้รับมีเทน 67.2 ลิตร ในรูปของ สภาวะปกติ? ตอบ: 618.48 กิโลจูล
สารละลาย:
สมการปฏิกิริยาที่ระบุสถานะของการรวมตัวหรือการดัดแปลงผลึก รวมถึงค่าตัวเลขของผลกระทบทางความร้อนถัดจากสัญลักษณ์ของสารประกอบเคมี เรียกว่า เทอร์โมเคมี ในสมการอุณหเคมีเว้นแต่จะระบุไว้เป็นพิเศษจะมีการระบุค่าของผลกระทบทางความร้อนที่ความดันคงที่ Q p เท่ากับการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของระบบ โดยปกติค่าจะถูกกำหนดไว้ทางด้านขวาของสมการ คั่นด้วยเครื่องหมายจุลภาคหรืออัฒภาค ยอมรับการกำหนดสถานะโดยย่อต่อไปนี้สำหรับสถานะการรวมตัวของสาร: ช- ก๊าซ และ- บางสิ่งบางอย่าง, ถึง- ผลึก สัญลักษณ์เหล่านี้จะถูกละไว้หากสถานะการรวมตัวของสารปรากฏชัดเจน เช่น O 2, H 2 เป็นต้น
สมการปฏิกิริยาคือ:

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

ค่าความร้อนมาตรฐานของการก่อตัวของสารแสดงไว้ในตารางพิเศษ เมื่อพิจารณาว่าความร้อนของการก่อตัวของสารอย่างง่ายจะถือว่าตามอัตภาพเป็นศูนย์ ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาสามารถคำนวณได้โดยใช้ข้อพิสูจน์ของกฎของเฮสส์:

= (H 2 O) + (CH 4) – (CO)];
= (-241.83) + (-74.84) ​​– (-110.52) = -206.16 กิโลจูล

สมการอุณหเคมีจะเป็น:

22,4 : -206,16 = 67,2 : เอ็กซ์; x = 67.2 (-206.16)/22?4 = -618.48 กิโลจูล; ถาม = 618.48 กิโลจูล

คำตอบ: 618.48 กิโลจูล

ความร้อนของการก่อตัว

ภารกิจที่ 86
ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาจะเท่ากับความร้อนของการก่อตัว คำนวณความร้อนของการเกิด NO ตามสมการทางอุณหเคมีต่อไปนี้:
ก) 4NH 3 (ก) + 5O 2 (ก) = 4NO (ก) + 6H 2 O (ล.); = -1168.80 กิโลจูล;
ข) 4NH 3 (ก.) + 3O 2 (ก.) = 2N 2 (ก.) + 6H 2 O (ล.); = -1530.28 กิโลจูล
ตอบ: 90.37 กิโลจูล
สารละลาย:
ความร้อนของการก่อตัวมาตรฐานเท่ากับความร้อนของปฏิกิริยาของการก่อตัวของสารนี้ 1 โมลจากสารอย่างง่ายภายใต้สภาวะมาตรฐาน (T = 298 K; p = 1.0325.105 Pa) การก่อตัวของ NO จากสารธรรมดาสามารถแสดงได้ดังนี้:

1/2N 2 + 1/2O 2 = ไม่

ให้คือปฏิกิริยา (a) ซึ่งสร้าง NO 4 โมล และปฏิกิริยาที่กำหนด (b) ซึ่งสร้าง N2 2 โมล ออกซิเจนเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทั้งสอง ดังนั้น เพื่อกำหนดความร้อนมาตรฐานของการเกิด NO เราจึงเขียนวัฏจักร Hess ต่อไปนี้ กล่าวคือ เราจำเป็นต้องลบสมการ (a) ออกจากสมการ (b):

ดังนั้น 1/2N 2 + 1/2O 2 = NO; = +90.37 กิโลจูล

คำตอบ: 618.48 กิโลจูล

ภารกิจที่ 87
ผลึกแอมโมเนียมคลอไรด์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของแอมโมเนียและก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ เขียนสมการอุณหเคมีสำหรับปฏิกิริยานี้ โดยคำนวณผลกระทบทางความร้อนก่อน ความร้อนจะถูกปล่อยออกมาเท่าใดหากใช้แอมโมเนีย 10 ลิตรในปฏิกิริยา โดยคำนวณภายใต้สภาวะปกติ ตอบ: 78.97 กิโลจูล
สารละลาย:
สมการปฏิกิริยาที่ระบุสถานะของการรวมตัวหรือการดัดแปลงผลึก รวมถึงค่าตัวเลขของผลกระทบทางความร้อนถัดจากสัญลักษณ์ของสารประกอบเคมี เรียกว่า เทอร์โมเคมี ในสมการอุณหเคมีเว้นแต่จะระบุไว้เป็นพิเศษจะมีการระบุค่าของผลกระทบทางความร้อนที่ความดันคงที่ Q p เท่ากับการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของระบบ โดยปกติค่าจะถูกกำหนดไว้ทางด้านขวาของสมการ คั่นด้วยเครื่องหมายจุลภาคหรืออัฒภาค ต่อไปนี้ได้รับการยอมรับ: ถึง-- ผลึก. สัญลักษณ์เหล่านี้จะถูกละไว้หากสถานะการรวมตัวของสารปรากฏชัดเจน เช่น O 2, H 2 เป็นต้น
สมการปฏิกิริยาคือ:

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

ค่าความร้อนมาตรฐานของการก่อตัวของสารแสดงไว้ในตารางพิเศษ เมื่อพิจารณาว่าความร้อนของการก่อตัวของสารอย่างง่ายจะถือว่าตามอัตภาพเป็นศูนย์ ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาสามารถคำนวณได้โดยใช้ข้อพิสูจน์ของกฎของเฮสส์:

= (NH4Cl) – [(NH 3) + (HCl)];
= -315.39 – [-46.19 + (-92.31) = -176.85 กิโลจูล

สมการอุณหเคมีจะเป็น:

ความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาแอมโมเนีย 10 ลิตรในปฏิกิริยานี้พิจารณาจากสัดส่วน:

22,4 : -176,85 = 10 : เอ็กซ์; x = 10 (-176.85)/22.4 = -78.97 กิโลจูล; ถาม = 78.97 กิโลจูล

คำตอบ: 78.97 กิโลจูล