Figura 3.7
Căldură versus temperatură
În (a) 500 mL de apă este încălzită la 100 ° C, iar în (b) 1000 mL este încălzită la 100 ° C Deși temperaturile sunt aceleași, al doilea pahar are de două ori cantitatea de căldură.

chimie

Pentru a indica valoarea pentru căldura specifică a apei: 1,00 cal/(g x ° C).
Pentru a efectua calcule care leagă căldura de masa, căldura specifică și schimbarea temperaturii unei substanțe.

Putem defini căldură ca fluxul de energie de la un obiect la o temperatură mai mare la un obiect la o temperatură mai mică. De exemplu, dacă țineți un cub de gheață, căldura din mână (mai fierbinte) intră în cubul de gheață (mai rece).

Căldura și temperatura sunt ambele o măsură a energiei cinetice; cu toate acestea, căldura măsoară energia totală, în timp ce temperatura măsoară energia medie. Pentru a distinge căldura de temperatură, luați în considerare o ceașcă de ceai și o linguriță de ceai, fiecare dintre acestea conținând un lichid fierbinte la 100 ° C. Ce ar fi mai dăunător: să bei ceașca de ceai sau să bei lingurița de ceai? Evident, întreaga ceașcă de ceai ar provoca mai probabil o arsură severă decât lingurița. Motivul este că ceașca de ceai are mult mai multă căldură decât lingurița de ceai, chiar dacă fiecare conține lichidul la aceeași temperatură. Figura 3.7 ilustrează în continuare conceptele de căldură și temperatură.

Energia termică este adesea exprimată în unități de calorii sau kilocalorii. A calorii (simbol cal) este cantitatea de căldură necesară pentru a crește 1 gram de apă cu 1 grad pe scara Celsius. O kilocalorie (kcal) este cantitatea de căldură necesară pentru a crește 1000 de grame de apă cu 1 grad pe scara Celsius. Un aliment Calorie (Cal) este scris cu o majusculă pentru a-l deosebi de o calorie metrică. Un aliment Calorie este egal cu 1 kilocalorie, adică 1000 de calorii.

O unitate SI de energie este joule (simbol .), unde 1 cal = 4,184 J. Căldura produsă de reacțiile chimice este adesea exprimată în kilocalorii, precum și în kilojuli (kJ), unde 1 kcal = 4,184 kJ. Exemplul Exercițiul 3.18 ilustrează conversia caloriilor, kilocalorilor și joulilor.

Figura 3.8
O ilustrare a căldurii specifice
Fiecare cub reprezintă un volum de 1 gram de substanță care primește 1 calorie de căldură. Observați că schimbarea temperaturii pentru fiecare substanță crește numărul de grade afișat. Argintul are o căldură specifică scăzută și este un bun conductor de căldură.

CĂLDURA SPECIFICĂ

Putem defini căldura specifică ca cantitatea de căldură necesară pentru a produce o schimbare dată de temperatură. Se observă că cantitatea de căldură necesară este unică pentru fiecare substanță. Căldura specifică a apei este relativ ridicată, iar schimbarea temperaturii este minimă pe măsură ce apa câștigă sau pierde căldură. Suprafața Pământului este acoperită cu apă și, din fericire, căldura specifică ridicată ajută la reglarea climelor și la menținerea temperaturilor moderate. Figura 3.8 ilustrează creșterea temperaturii pentru patru substanțe care primesc fiecare 1 cal de căldură.

Putem defini căldura specifică ca fiind cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura unui gram de substanță cu un grad Celsius; unitățile de căldură specifice sunt adesea date în calorii pe gram pe grad Celsius. Pentru referință, căldura specifică a apei este relativ mare și are o valoare de 1,00 cal/(g x ° C). Căldurile specifice de gheață și abur sunt mult mai mici. Tabelul 3.5 listează căldura specifică pentru solidele, lichidele și gazele selectate.

Unitățile de căldură specifice pot fi exprimate ca calorii pe gram pe grad Celsius. Astfel, un câștig sau o pierdere de căldură împărțit la masa și schimbarea temperaturii (t) este egal cu căldura specifică. Putem scrie această relație matematic ca

Să calculăm căldura specifică zincului, dat fiind că o probă de metal de 65,5 g pierde 480 cal de căldură atunci când este răcită de la 100,0 ° la 21,0 ° C. Împărțim pierderea de căldură a zincului metalic la masa și la schimbarea temperaturii sale. Prin urmare,

Mai întâi trebuie să găsim schimbarea temperaturii și apoi să calculăm căldura specifică a metalului. Schimbarea temperaturii este de 100,0 ° minus 21,0 ° C, adică 79,0 ° C. Prin urmare,