SZILÁRD TEST SZILÁRD TEST KÜLÖNLEGES HŐJÉNEK MEGHATÁROZÁSA
SZILÁRD TEST SZILÁRD TEST KÜLÖNLEGES HŐJÉNEK MEGHATÁROZÁSA
Alapelv: A kalorimetria a termodinamika azon része, amely a hőmennyiségek mérésével foglalkozik. A hő egy olyan energiaforma, amely a termikus keverésnek köszönhető, és joule-ban (J) vagy kalóriában mérhető. A kalória az a hőmennyiség, amelyre egy gramm desztillált vízhez szüksége van, hogy hőmérsékletét egy fokkal, 19,5 0-ról 20,5 0 C-ra emelje. A kalória 4,18 joule-nak felel meg az SI-rendszerben. A test által kapott hőmennyiség a tömegtől függ m az ő testének természetéről, amelyet egy jellemző állandó jellemez, amelyet jelöl c, és a t hőmérséklet-különbség:
Q = m. c. t
Ezért: c =; ha m = 1 és t = 1 0, akkor c = Q.
Tehát a fajlagos hő az a hőmennyiség, amelyre a test tömegegységének szüksége van, hogy a hőmérsékletét egy fokkal megemelje. A CGS rendszerben ezt mérjük
= és a nemzetközi rendszerben = .
A víz fajhője 1 cal/g.grd = 4,18 J/KgK. Sokkal nagyobb, mint a legtöbb test. A fajlagos hő és testtömeg közötti szorzatot kalóriakapacitásnak nevezzük, és C = m.c-vel jelöljük. A fajlagos hő és az M moláris tömeg közötti szorzatot fajlagos moláris hőnek nevezzük, CM = c.M vagy moláris hő.
A test fajlagos hőjét többféle módszerrel lehet meghatározni, a legegyszerűbb a keverékek módszerén alapul. Két vagy több, különböző hőmérsékletű test érintkezésével elért hőcserén alapul. Például, ha vízzel egy kaloriméterbe teszünk egy testet, amelynek hőmérséklete magasabb, mint a víz hőmérséklete, akkor bizonyos hőmennyiséget ad le. A hőegyensúly pillanatában a kaloriméter elvei szerint az egyenlőség érvényes:
Q1 = Q2 - Q3, ahol Q1 a melegebb test által leadott hőmennyiséget jelenti, Q2 a kaloriméterben lévő víz által elnyelt hőmennyiséget és Q3 a kaloriméter, a keverő és a hőmérő által elnyelt hőmennyiséget.
ahol: m az elemzendő test tömege, m1 a víz tömege a kaloriméterben, m2 a kaloriméter, a keverő és a hőmérő tömege, c a test fajlagos hője, c1 a víz fajhője, c2 a kaloriméter, a hőmérő és a keverő fajlagos hője, t2 a keverék végső hőmérséklete (egyensúly), t a kezdeti testhőmérséklet, t1 a víz kezdeti hőmérséklete a kaloriméterben, a keverőben, a hőmérőben. Tehát t> t2> t1.
A Q1, Q2 és Q3 értékeinek behelyettesítésével a következőket kapjuk:
A kaloriméter kalóriakapacitását (m2 c2) előre meghatározzuk, és a kaloriméter vízegyenértékének nevezzük (A-vel jelölve).
Így kiszámíthatjuk a test fajlagos hőjét, figyelembe véve a kaloriméter vízegyenértékének értékét és azt a tényt, hogy a víz esetében a fajlagos hő megegyezik 1 cal/g fokkal (vagy 4185 J/kg fokkal):
c =
eszközök: A kalorimetrikus tartály egy hengeres B edényből áll, amely egy nagyobb C edénybe van behelyezve és hőszigetelt.
4.1. Ábra: A kaloriméter alkatrészei.
- Pontosan mért vízmennyiséget (m1) vezetünk a kaloriméterbe.
- Mérjük meg a víz hőmérsékletét a t1 kaloriméterben (akár higanyos hőmérővel, akár elektromos hőmérővel)
- A testet lemérik; majd tegye egy edénybe forrásban lévő vízzel, ahol néhány percig hagyja.
- Mérjük a forrásban lévő víz hőmérsékletét, amely a kezdeti testhőmérsékletet képviseli.
- Gyorsan helyezze a fűtött testet a kaloriméterbe, lassan rázza fel a vizet a kaloriméterről.
- Kövesse a hőmérő jelzését. Ha áll, akkor az érték beolvasásra kerül. Ez a keverék végső hőmérséklete, t2.
A fajlagos testhő meghatározásához írja be az adatokat a fenti összefüggésben. A méréseket és számításokat különféle anyagokra kell elvégezni: vas, ólom, alumínium, ötvözetek.
Az eredményeket a következő táblázat sorolja fel:
(cal/g) g g 0 C 0 C 0 C (cal/g.grad)