วิธีการคำนวณค่าคงที่ความร้อน

เนื้อหา

• การหาค่าคงที่ของความร้อน
• การวัดความร้อนจำเพาะ

หากคุณกำลังจะทำการทดลองเพื่อกำหนดปริมาณความร้อนที่หายไปหรือได้รับจากปฏิกิริยาทางเคมีหรือกระบวนการอื่นคุณต้องทำมันในภาชนะ ภาชนะบรรจุซึ่งเป็นเครื่องวัดความร้อนอาจจะเป็นถ้วยโฟมที่เรียบง่ายหรือมีความซับซ้อนเทียบเท่ากับภาชนะที่ป้องกันการระเบิดที่แช่ในน้ำ ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดมันจะดูดซับความร้อนบางส่วนดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทำการสอบเทียบก่อนที่จะทำการทดสอบ การสอบเทียบให้ตัวเลขที่เรียกว่าค่าคงที่ความร้อน ปริมาณพลังงานความร้อนที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของความร้อนโดย 1 องศาเซลเซียส เมื่อคุณทราบค่าคงที่นี้แล้วคุณสามารถใช้เครื่องวัดความร้อนเพื่อวัดความร้อนจำเพาะของวัสดุอื่น ๆ

การหาค่าคงที่ของความร้อน

เมื่อคุณรวมปริมาณของสารกับปริมาณเดียวกันของสารเดียวกันที่อุณหภูมิแตกต่างกันและวัดอุณหภูมิสมดุลคุณควรพบว่ามันอยู่กึ่งกลางระหว่างอุณหภูมิเริ่มต้น นั่นเป็นแนวคิดที่สมบูรณ์แบบ ในความเป็นจริงความร้อนบางส่วนถูกดูดกลืนโดยเครื่องวัดความร้อน

วิธีหนึ่งในการสอบเทียบเครื่องวัดความร้อนคือการผสมน้ำสองปริมาณในอุณหภูมิที่แตกต่างกันและบันทึกอุณหภูมิสมดุล น้ำใช้งานได้ดีสำหรับจุดประสงค์นี้เพราะมีความร้อนจำเพาะง่ายต่อการจัดการ (C_s) 1 แคลอรี่ต่อกรัมต่อองศาเซลเซียส (4.186 จูล / กรัม˚C) เทในน้ำร้อนปริมาณที่ทราบ (m₁) ในเครื่องวัดความร้อนที่มีปริมาณของน้ำเย็น (m₂) และบันทึกอุณหภูมิสมดุลของส่วนผสม คุณจะพบว่าความร้อนที่หายไปจากน้ำอุ่นนั้นมากกว่าความร้อนที่ได้จากน้ำเย็น ความแตกต่างคือความร้อนที่ดูดกลืนโดยเครื่องวัดความร้อน

น้ำร้อนสูญเสียพลังงานความร้อนในปริมาณที่กำหนดโดย q₁ = m₁C_SΔT₁และน้ำเย็นจะได้ปริมาณเท่ากับ q₂ = m₂C_SΔT₂. จำนวนแคลอมิเตอร์ที่ดูดซับคือ (q₁ - คิว₂) = (m₁ C_SΔT₁ ) - (m₂C_SΔT₂) อุณหภูมิของแคลอรี่จะเพิ่มขึ้นตามปริมาณเดียวกันกับน้ำเย็นดังนั้นความจุความร้อนของแคลอมิเตอร์ซึ่งเท่ากับค่าคงที่ของแคลอมิเตอร์ (cc) คือ (q)₁ - คิว₂) ÷ ∆T₂ cal / g ˚Cหรือ

cc = C_S (m₁ΔT₁ + m₂ΔT₂) ÷ ∆T₂ cal / g ˚C

การวัดความร้อนจำเพาะ

เมื่อคุณทราบความจุความร้อนคุณสามารถใช้เครื่องวัดความร้อนเพื่อคำนวณความร้อนเฉพาะของสารที่ไม่รู้จัก ความร้อนเป็นที่รู้จักของสาร (m₁) กับอุณหภูมิเฉพาะ (T₁) เพิ่มไปยังเครื่องวัดความร้อนที่คุณได้วางไว้แล้วมวลอื่นของสารเดียวกัน (m₂) ที่อุณหภูมิเย็นกว่า (T₂) รอให้อุณหภูมิเข้าสู่สมดุลและบันทึกอุณหภูมิสมดุล (T_E).

คุณพบความร้อนจำเพาะของสารโดยใช้สมการข้างต้นจัดใหม่เพื่อแก้ปัญหาสำหรับ C_S.

C_S = (cc • ∆T₂) ÷ (m₁ΔT₁ + m₂ΔT₂) cal / g ˚C