A tartalom eléréséhez kérjük, lépj be!
Kezdd itt
Szavas kereso
Szint kereso
Top 10 feltöltő

Top 10 feltöltő


Kalorimetria

VN:F [1.9.22_1171]
Értékeld
Beküldő: - Szólj hozzá
Szint: - Kedvencekhez
Megnézték:
4169
Nyomtasd
Dátum: 2010-02-26 Küldd tovább
  Letöltés

Fizikai kémiai folyamatokat kísérő az elnyelt vagy a felszabadult hő mérése.

Pl.: Egy folyadékban feloldódó szilárd anyag által a környezetéből felvett energiának mérése. Vagy egy anyag elégetéséből származó energiának a mérése.

Tehát a testek belső energiájával foglalkozik, amit két féle képen tudunk megváltoztatni. Termikus kölcsönhatással vagy mechanikai kölcsönhatás útján. Így a változás mértékét a Q hőmennyiség vagy a W mechanikai munka adja meg. Az energia megmaradásának tétele szerint: A gáz belső energiájának megváltozása egyenlő a gázzal közölt Q hőmennyiség és a gázon végzett W mechanikai munka előjeles összegével. Vagyis belső energiaváltozás = Q + V. Ezt nevezzük a termodinamika, magyarul a hőtan I. főtételének.

A hőmennyiséget a Q = c \cdot m \cdot \Delta T képlettel, a mechanikai munkát pedig állandó nyomáson a W = p \cdot \Delta V összefüggéssel kapjuk meg.

Azaz:

  • Mechanikai munka = nyomás * térfogat változás
  • Hőmennyiség = fajhő* tömeg * hőmérsékletváltozás

A testek közötti termikus energiacsere anyagi jellemzője a testek fajhője. A fajhő számértéke megadja, hogy mekkora Q hőközléssel vagy hőelvonással lehet az 1 kg tömegű test hőmérsékletét 1 Kelvinnel megváltoztatni. A fajhő értéke függ a testek anyagi minőségétől és halmazállapotától.

A gázok fajhője függ a testek közötti hőcsere módjától is. Ezért a gázoknál megkülönböztetünk állandó nyomáson mérhető C_{p}, illetve állandó térfogaton mérhető C_{v} fajhőt. Minden gáznál az állandó nyomáson mért fajhő nagyobb az állandó térfogaton mért fajhőnél. Ez azzal magyarázható, hogy a gázok állandó nyomáson nehezebben melegszenek fel, mint állandó térfogaton, mivel ekkor mechanikai munkavégzés is történik.

A hőtan II. főtétele a hőtani folyamatok irányát szabja meg. A termikus kölcsönhatások során mindig a melegebb test ad át energiát a hidegebb testnek. Az energiacsere folyamatának ez az iránya magától, külső beavatkozás nélkül nem megfordítható, irreverzibilis folyamat.

Az irreverzibilis hőtani folyamatok a részecskék rendezetlen mozgásával értelmezhetők. A második főtétel azt mondja ki, hogy a termikus folyamatoknak meghatározott iránya van. Mindig csak olyan irányban játszódnak le, hogy a folyamat eredményeként részecskék rendezetlen hőmozgása még rendezetlenebbé válik.

Ha létrejött az energiacsere termodinamikai egyensúly jön létre.

Termodinamikai egyensúly: Két vagy több rendszer akkor van egymással egyensúlyban, ha adott feltételek között a termodinamikai tulajdonságok (pl. nyomás, hőmérséklet és térfogat) azonosak és időben állandóak.

Egy hétköznapi példa a hőtan II főtételére, hogy a hűtőszekrényből hő megy át a környezetbe, tehát a hidegebb helyről a melegebb hely felé történik a hőátadás. Ez csak külső beavatkozás, azaz a kompresszor hozhatja létre, aminek ára van. (villanyszámla)

Termikus kölcsönhatások során megváltozhat a testek halmazállapota. A természetben a testek három: szilárd, folyékony és légnemű halmazállapotban fordulnak elő. Nagyon fontos, hogy halmazállapot-változás közben a testek hőmérséklete nem, de a belső energiájuk megváltozik. Minden halmazállapot-változás energiacserével jár együtt.

Energia felvétellel járó halmazállapot-változás az olvadás, a párolgás, a forrás és a szublimáció.

Energia leadással jár a lecsapódás és a fagyás.

Az olvadás (fagyás), illetve a forrás csak meghatározott, az anyagi minőségtől és a külső nyomástól függő hőmérsékleti ponton, az olvadásponton (fagyásponton), illetve a forrásponton következik be.

A párolgás, lecsapódás és a szublimáció minden hőmérsékleten végbemehet.

Az testek olvadásakor és forrásakor termikus módon felvett Q hőmennyiség egyenesen arányos a test tömegével. Q = L_{o} \cdot m illetve Q = L_{f} \cdot m

L_{o} anyagi minőségre jellemző állandót, olvadáshőnek, L_{f} állandót pedig forráshőnek nevezzük. Mértékegységük \displaystyle \frac{J}{kg}.

Kísérlet:

  • Hőmérő
  • Termosz+ ismeretlen tömegű meleg víz
  • Edény

Határozzuk meg a meleg víz tömegét!

A meleg víz tömegét úgy határozhatjuk meg, hogy megmérjük a termoszban lévő víz hőmérsékletét. Utána tetszőleges mennyiségű vizet, pl. 100 ml-t töltünk az edénybe. Melynek hőmérsékletét és tömegét is feljegyezzük. 100 ml víz tömegét onnan tudjuk, hogy 1 liter = 1 kg, tehát 100g.

Az adatok felírása után a meleg víz tömegét két féle képen is kiszámolhatjuk.

1. módszer

  • A hideg és a meleg víz termikus kölcsönhatásakor létrejön a közös hőmérséklet (írjuk fel), tehát hőcsere történik. A meleg hőt ad le, a hideg hőt vesz fel.
  • Tehát felírhatjuk rá a következő egyenletet:
  • Q_{leadott} + Q_{felvett} = 0 \to c_{m} \cdot m_{m} \cdot \Delta t_{m} + c_{h} \cdot m_{h} \cdot \Delta t_{h} = 0
  • Arra kell figyelni, hogy a \Delta t_{m} a közös hőmérséklet és a meleg víz hőmérsékletének a különbsége, illetve a \Delta t_{h} a közös hőmérséklet és a hideg víz hőmérsékletének a különbsége.
  • Majd a fajhővel egyszerűsítünk és akár g-ban is megadhatjuk a tömegét.

2. módszer

  • A kalorimetria közös hőmérséklet képletével.
  • Helyettesítsünk be mindent, majd egyszerűsítés és az egyenlet megoldása után ugyanaz azt az eredményt kapjuk.

 

Facebook hozzászólok

Facebook hozzászólók

Hozzászólok

Ha szeretnél hozzászólni, lépj be!

Ezt olvastad már?
Az árupiaci kereslet

Csak saját használatra! A jegyzet tulajdonosa csak az erettsegi.com számára...

Close