PANAS SENSITIF: KONSEP, FORMULA DAN LATIHAN YANG DISELESAIKAN - FIZIKAL - 2026

The haba deria adalah tenaga haba yang dibekalkan kepada objek dengan suhunya meningkat. Ini adalah kebalikan dari haba pendam, di mana tenaga terma tidak meningkatkan suhu tetapi mendorong perubahan fasa, misalnya dari pepejal ke cecair.

Contohnya menjelaskan konsep. Katakan kita mempunyai periuk air pada suhu bilik 20 ° C. Apabila kita meletakkannya di atas tungku, haba yang dibekalkan akan meningkatkan suhu air dengan perlahan sehingga mencapai 100 ° C (suhu mendidih air di permukaan laut). Haba yang dibekalkan dipanggil haba yang masuk akal.

Panas yang menghangatkan tangan adalah kepanasan yang masuk akal. Sumber: Pixabay

Setelah air mencapai titik didih, haba yang dibekalkan oleh pembakar tidak lagi menaikkan suhu air, yang kekal pada suhu 100 ° C. Dalam kes ini, tenaga haba yang dibekalkan dilaburkan untuk menguap air. Panas yang dibekalkan adalah pendam kerana tidak menaikkan suhu, tetapi menyebabkan perubahan dari fasa cair ke fasa gas.

Ini adalah fakta eksperimental bahawa haba yang masuk akal yang diperlukan untuk mencapai variasi suhu tertentu berkadar langsung dengan variasi dan jisim objek.

Konsep dan formula

Telah diperhatikan bahawa selain jisim dan perbezaan suhu, haba yang masuk akal juga bergantung pada bahan. Atas sebab ini, pemalar berkadar antara haba yang masuk akal dan produk jisim dan perbezaan suhu disebut haba spesifik.

Jumlah haba yang masuk akal juga bergantung kepada bagaimana prosesnya dijalankan. Sebagai contoh, adalah berbeza jika proses tersebut dilakukan pada isipadu tetap daripada tekanan berterusan.

Rumus untuk haba yang masuk akal dalam proses isobaric, iaitu pada tekanan berterusan, adalah berikut:

Q = cp. m (T f - T i)

Dalam persamaan di atas Q adalah haba yang masuk akal yang dibekalkan ke objek jisim m, yang telah menaikkan suhu awal T _i ke nilai akhir Tf. Pada persamaan sebelumnya juga muncul cp, yang merupakan haba spesifik bahan pada tekanan tetap kerana prosesnya telah dilakukan dengan cara ini.

Perhatikan juga bahawa haba yang masuk akal positif apabila diserap oleh objek dan menyebabkan kenaikan suhu.

Sekiranya haba dibekalkan ke gas yang tertutup dalam bekas yang tegar, prosesnya akan bersifat isokorik, iaitu pada isipadu tetap; dan formula haba yang masuk akal akan ditulis seperti ini:

Q = c v. m. (T f - T i)

Pekali adiabatik γ

Kepalasan antara haba spesifik pada tekanan tetap dan haba spesifik pada isipadu malar untuk bahan atau bahan yang sama disebut pekali adiabatik, yang umumnya dilambangkan dengan huruf Yunani gamma γ.

Pekali adiabatik lebih besar daripada kesatuan. Haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu badan satu gram dengan satu darjah lebih besar dalam proses isobaric daripada yang isokorik.

Ini kerana dalam kes pertama bahagian panas digunakan untuk menjalankan kerja mekanikal.

Sebagai tambahan kepada haba tertentu, kapasiti haba badan juga biasanya ditentukan. Ini adalah jumlah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu badan itu satu darjah selsius.

Kapasiti haba C

Kapasiti haba dilambangkan dengan modal C, sementara haba spesifik oleh kecil c. Hubungan antara kedua-dua kuantiti adalah:

C = c⋅ m

Di mana m adalah jisim badan.

Panas khusus molar juga digunakan, yang ditakrifkan sebagai jumlah haba yang masuk akal yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu mol bahan sebanyak satu darjah Celsius atau Kelvin.

Haba tertentu dalam pepejal, cecair dan gas

Haba khusus molar bagi kebanyakan pepejal mempunyai nilai hampir 3 kali R, di mana R adalah pemalar gas sejagat. R = 8.314472 J / (mol *).

Contohnya, aluminium mempunyai haba khusus molar 24.2 J / (mol ℃), tembaga 24.5 J / (mol ℃), emas 25.4 J / (mol ℃), dan besi lembut 25.1 J / (mol ℃). Perhatikan bahawa nilai-nilai ini mendekati 3R = 24.9 J / (mol ℃).

Sebaliknya, bagi kebanyakan gas, haba spesifik molar mendekati n (R / 2), di mana n adalah bilangan bulat dan R adalah pemalar gas sejagat. Bilangan bulat n berkaitan dengan bilangan darjah kebebasan molekul yang membentuk gas.

Sebagai contoh, dalam gas ideal monatom, yang molekulnya hanya mempunyai tiga darjah kebebasan terjemahan, haba spesifik molar pada isipadu malar adalah 3 (R / 2). Tetapi jika ia adalah gas ideal diatom, terdapat dua darjah putaran tambahan, jadi cv = 5 (R / 2).

Dalam gas ideal, hubungan berikut antara haba spesifik molar pada tekanan tetap dan isipadu malar tetap: cp = cv + R.

Air itu layak disebut. Dalam keadaan cair pada 25 ℃, air mempunyai cp = 4.1813 J / (g ℃), wap air pada 100 darjah Celsius mempunyai cp = 2.080 J / (g ℃) dan ais air pada sifar darjah Celsius mempunyai cp = 2,050 J / (g *).

Perbezaan dengan kepanasan pendam

Perkara boleh dibuat dalam tiga keadaan: pepejal, cecair, dan gas. Tenaga diperlukan untuk mengubah keadaan, tetapi setiap bahan bertindak balas terhadapnya dengan cara yang berbeza mengikut ciri molekul dan atomnya.

Apabila pepejal mencair atau cecair menguap, suhu objek tetap berterusan sehingga semua zarah berubah keadaannya.

Atas sebab ini, ada kemungkinan zat berada dalam keseimbangan dalam dua fasa: misalnya pepejal - cecair atau cecair - wap. Kuantiti bahan boleh dipindahkan dari satu keadaan ke keadaan yang lain dengan menambahkan atau mengeluarkan sedikit panas, sementara suhu tetap.

Haba yang dibekalkan kepada bahan menyebabkan zarahnya bergetar lebih cepat dan meningkatkan tenaga kinetiknya. Ini bermaksud kenaikan suhu.

Ada kemungkinan bahawa tenaga yang mereka perolehi sangat besar sehingga mereka tidak lagi kembali ke kedudukan keseimbangan mereka dan pemisahan di antara mereka meningkat. Apabila ini berlaku, suhu tidak meningkat, tetapi zatnya berubah dari pepejal ke cecair atau dari cecair ke gas.

Haba yang diperlukan untuk ini berlaku dikenali sebagai haba pendam. Oleh itu, haba pendam adalah haba di mana zat boleh berubah fasa.

Inilah perbezaannya dengan haba yang masuk akal. Bahan yang menyerap haba yang masuk akal meningkatkan suhunya dan kekal dalam keadaan yang sama.

Bagaimana mengira haba pendam?

Panas pendam dikira dengan persamaan:

Di mana L boleh menjadi haba pengewapan tertentu atau panas pelakuran. Unit L adalah tenaga / jisim.

Para saintis telah memberikan banyak nama, bergantung kepada jenis reaksi di mana ia mengambil bahagian. Sebagai contoh, terdapat panas tindak balas, panas pembakaran, kepanasan pemejalan, haba larutan, haba pemejalwapan, dan lain-lain.

Nilai banyak jenis haba ini untuk bahan yang berlainan dijadualkan.

Latihan yang diselesaikan

Contoh 1

Katakan sekeping aluminium berjisim 3 kg. Pada mulanya ia pada suhu 20 ° C dan anda ingin menaikkan suhu hingga 100 ° C. Hitung haba masuk akal yang diperlukan.

Penyelesaian

Mula-mula kita perlu mengetahui kepanasan khusus aluminium

cp = 0.897 J / (g ° C)

Maka jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan kepingan aluminium akan menjadi

Q = cpm (Tf - Ti) = 0.897 * 3000 * (100 - 20) J

S = 215 280 J

Contoh 2

Hitung jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan 1 liter air dari 25 ° C hingga 100 ° C di permukaan laut. Nyatakan hasilnya juga dalam kilokalori.

Penyelesaian

Perkara pertama yang perlu diingat ialah 1 liter air berat 1 kg, iaitu 1000 gram.

Q = cpm (Tf - Ti) = 4.1813 J / (g ℃) * 1000 g * (100 ℃ - 25 ℃) = 313597.5 J

Kalori adalah satuan tenaga yang ditakrifkan sebagai haba masuk akal yang diperlukan untuk menaikkan satu gram air sebanyak satu darjah Celsius. Oleh itu, 1 kalori bersamaan dengan 4,1813 Joules.

Q = 313597.5 J * (1 cal / 4.1813 J) = 75000 cal = 75 kcal.

Contoh 3

Sekeping bahan 360.16 gram dipanaskan dari 37 ℃ hingga 140 ℃. Tenaga haba yang dibekalkan adalah 1150 kalori.

Memanaskan sampel. Sumber: buatan sendiri.

Cari haba tentu bahan.

Penyelesaian

Kita dapat menulis haba tertentu sebagai fungsi dari panas yang masuk akal, jisim dan variasi suhu mengikut formula:

cp = Q / (m ΔT)

Mengganti data yang kita ada seperti berikut:

cp = 1150 cal / (360,16 g * (140 ℃ - 37 ℃)) = 0,0310 kal / (g ℃)

Tetapi kerana satu kalori sama dengan 4,1813 J, hasilnya juga dapat dinyatakan sebagai

cp = 0.130 J / (g ℃)

Rujukan

1. Giancoli, D. 2006. Fizik: Prinsip dengan Aplikasi. 6 ^th . Dewan Prentice Ed. 400 - 410.
2. Kirkpatrick, L. 2007. Fizik: Pandangan Dunia. 6 ^ta Penyuntingan disingkat. Pembelajaran Cengage. 156-164.
3. Tippens, P. 2011. Fizik: Konsep dan Aplikasi. Ke-7. Edisi yang disemak semula. Bukit McGraw. 350 - 368.
4. Rex, A. 2011. Asas Fizik. Pearson. 309-332.
5. Sears, Zemansky. 2016. Fizik Universiti dengan Fizik Moden. 14 ^th . Jilid1. 556-553.
6. Serway, R., Vulle, C. 2011. Asas Fizik. 9 ^na Pembelajaran Cengage. 362-374.