วิธีการคำนวณปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมา

เนื้อหา

• TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
• ความแตกต่างระหว่างความร้อนและอุณหภูมิ
• ความจุความร้อนจำเพาะ
• การคำนวณความร้อนที่ปล่อยออกมา

ปฏิกิริยาเคมีบางอย่างปล่อยพลังงานจากความร้อน กล่าวอีกนัยหนึ่งพวกเขาถ่ายโอนความร้อนสู่สภาพแวดล้อม สิ่งเหล่านี้เรียกว่าปฏิกิริยาคายความร้อน - "exo" หมายถึงการปลดปล่อยและ "ความร้อน" หมายถึงความร้อน ตัวอย่างของปฏิกิริยาคายความร้อนรวมถึงการเผาไหม้ (การเผาไหม้), ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นเช่นการเผาไหม้และปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางระหว่างกรดและด่าง หลายรายการในชีวิตประจำวันเช่นเครื่องอุ่นมือและกระป๋องเครื่องทำความร้อนด้วยตนเองสำหรับกาแฟและเครื่องดื่มร้อนอื่น ๆ ผ่านปฏิกิริยาคายความร้อน

TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)

ในการคำนวณปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยาเคมีให้ใช้สมการ Q = mc ΔTโดยที่ Q คือพลังงานความร้อนที่ถ่ายโอน (เป็นจูล) m คือมวลของของเหลวที่ถูกให้ความร้อน (เป็นกรัม) c เป็นค่าเฉพาะ ความจุความร้อนของของเหลว (จูลต่อกรัมองศาเซลเซียส) และΔTคือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของของเหลว (องศาเซลเซียส)

ความแตกต่างระหว่างความร้อนและอุณหภูมิ

เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องจำไว้ว่าอุณหภูมิและความร้อนไม่เหมือนกัน อุณหภูมิเป็นการวัดว่ามีบางสิ่งที่ร้อน - วัดเป็นองศาเซลเซียสหรือองศาฟาเรนไฮต์ - ในขณะที่ความร้อนคือการวัดพลังงานความร้อนที่บรรจุอยู่ในวัตถุที่วัดเป็นจูล เมื่อพลังงานความร้อนถ่ายโอนไปยังวัตถุอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุสารที่ทำจากวัตถุและปริมาณของพลังงานที่ถ่ายโอนไปยังวัตถุ พลังงานความร้อนที่ถูกถ่ายโอนไปยังวัตถุยิ่งมีอุณหภูมิสูงขึ้น

ความจุความร้อนจำเพาะ

ความจุความร้อนจำเพาะของสารคือปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการเปลี่ยนอุณหภูมิ 1 กิโลกรัมของสารโดย 1 องศาเซลเซียส สารต่าง ๆ มีความจุความร้อนจำเพาะแตกต่างกันเช่นของเหลวมีความจุความร้อนจำเพาะ 4181 จูล / กิโลกรัมองศาเซลเซียสออกซิเจนมีความจุความร้อนจำเพาะ 918 จูล / กิโลกรัมองศาเซลเซียสและตะกั่วมีความจุความร้อนเฉพาะ 128 จูล / กิโลกรัม องศาเซลเซียส

ในการคำนวณพลังงานที่ต้องใช้เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของมวลที่รู้จักกันของสารคุณใช้สมการ E = m × c ×θโดยที่ E คือพลังงานที่ถ่ายโอนในจูล, m คือมวลของสารในหน่วยกิโลกรัม, c คือ ความจุความร้อนจำเพาะใน J / kg C และθคือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในองศา C ตัวอย่างเช่นเมื่อต้องการคำนวณปริมาณพลังงานที่ต้องถ่ายโอนเพื่อเพิ่มอุณหภูมิ 3 กิโลกรัมน้ำจาก 40 องศา C ถึง 30 องศาเซลเซียส การคำนวณคือ E = 3 × 4181 × (40 - 30) ซึ่งให้คำตอบ 125,430 J (125.43 kJ)

การคำนวณความร้อนที่ปล่อยออกมา

ลองนึกภาพ 100 cm3 ของกรดผสมกับ 100 cm3 ของด่างจากนั้นอุณหภูมิก็เพิ่มขึ้นจาก 24 องศาเซลเซียสเป็น 32 องศาเซลเซียสในการคำนวณปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาในจูลส์สิ่งแรกที่คุณทำคือการคำนวณการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ΔT (32 - 24 = 8) ถัดไปคุณใช้ Q = mc ∆T เช่น Q = (100 + 100) x 4.18 x 8 การแบ่งความจุความร้อนเฉพาะของน้ำ 4181 จูล / กิโลกรัมองศาเซลเซียส 1,000 เพื่อให้ได้รูปจูล / กรัมองศาเซลเซียส คำตอบคือ 6,688 ซึ่งหมายถึงการปล่อยความร้อน 6688 จูล