ऊष्मा की मात्रा कैसे पाई जाती है? शीतलन के दौरान शरीर को गर्म करने या उसके द्वारा छोड़े जाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा की गणना

व्यायाम 81.
गणना गर्मी की मात्रा, जो Fe . की कमी के दौरान जारी किया जाता है 2O3 धातु एल्यूमीनियम यदि 335.1 ग्राम लोहा प्राप्त किया गया था। उत्तर: 2543.1 kJ.
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण:

\u003d (अल 2 ओ 3) - (Fe 2 O 3) \u003d -1669.8 - (-822.1) \u003d -847.7 kJ

335.1 ग्राम लोहे की प्राप्ति पर निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना, हम अनुपात से करते हैं:

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : एक्स; एक्स = (0847.7 .) . 335,1)/ (2 . 55.85) = 2543.1 kJ,

जहां 55.85 लोहे का परमाणु द्रव्यमान है।

उत्तर: 2543.1 केजे.

प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव

टास्क 82.
गैसीय इथेनॉल C2H5OH एथिलीन सी 2 एच 4 (जी) और जल वाष्प की बातचीत से प्राप्त किया जा सकता है। इस प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, पहले इसके ऊष्मीय प्रभाव की गणना करें। उत्तर: -45.76 केजे।
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण है:

सी 2 एच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी) \u003d सी 2 एच 5 ओएच (जी); = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह देखते हुए कि गठन की गर्मी सरल पदार्थसशर्त शून्य के बराबर लिया गया। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना करें, हेस कानून के परिणाम का उपयोग करके, हम प्राप्त करते हैं:

\u003d (सी 2 एच 5 ओएच) - [ (सी 2 एच 4) + (एच 2 ओ)] \u003d
= -235.1 - [(52.28) + (-241.83)] = - 45.76 kJ

प्रतिक्रिया समीकरण जिसमें प्रतीकों के बारे में रासायनिक यौगिकउनके एकत्रीकरण या क्रिस्टलीय संशोधन के राज्यों को इंगित किया जाता है, साथ ही थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक मूल्य को थर्मोकेमिकल कहा जाता है। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक कि यह विशेष रूप से नहीं कहा जाता है, निरंतर दबाव क्यू पी पर थर्मल प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। पदार्थ की समग्र स्थिति के लिए निम्नलिखित संक्षिप्ताक्षर स्वीकार किए जाते हैं: जी- गैसीय, तथा- तरल, प्रति

यदि किसी अभिक्रिया के परिणामस्वरूप ऊष्मा निकलती है, तो< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

सी 2 एच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी) \u003d सी 2 एच 5 ओएच (जी); = - 45.76 केजे।

उत्तर:- 45.76 केजे।

टास्क 83.
निम्नलिखित थर्मोकेमिकल समीकरणों के आधार पर हाइड्रोजन के साथ आयरन (II) ऑक्साइड की कमी प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना करें:

ए) ईईओ (सी) + सीओ (जी) \u003d फे (सी) + सीओ 2 (जी); = -13.18 केजे;
बी) सीओ (जी) + 1/2O 2 (जी) = सीओ 2 (जी); = -283.0 केजे;
सी) एच 2 (जी) + 1/2 ओ 2 (जी) = एच 2 ओ (जी); = -241.83 केजे।
उत्तर: +27.99 केजे।

समाधान:
हाइड्रोजन के साथ आयरन ऑक्साइड (II) की कमी के लिए प्रतिक्रिया समीकरण का रूप है:

ईईओ (के) + एच 2 (जी) \u003d फे (के) + एच 2 ओ (जी); = ?

\u003d (H2O) - [ (FeO)

पानी के बनने की गर्मी समीकरण द्वारा दी जाती है

एच 2 (जी) + 1/2 ओ 2 (जी) = एच 2 ओ (जी); = -241.83 केजे,

और आयरन ऑक्साइड (II) के गठन की गर्मी की गणना की जा सकती है यदि समीकरण (ए) को समीकरण (बी) से घटाया जाता है।

\u003d (सी) - (बी) - (ए) \u003d -241.83 - [-283.o - (-13.18)] \u003d + 27.99 केजे।

उत्तर:+27.99 केजे।

टास्क 84.
गैसीय हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन डाइऑक्साइड की परस्पर क्रिया के दौरान, जल वाष्प और कार्बन डाइसल्फ़ाइड СS 2 (g) बनते हैं। इस प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, इसके थर्मल प्रभाव की प्रारंभिक गणना करें। उत्तर: +65.43 केजे।
समाधान:
जी- गैसीय, तथा- तरल, प्रति- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों की कुल स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

2 एच 2 एस (जी) + सीओ 2 (जी) \u003d 2 एच 2 ओ (जी) + सीएस 2 (जी); = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना हेस कानून से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

\u003d (एच 2 ओ) + (सीएस 2) - [(एच 2 एस) + (सीओ 2)];
= 2(-241.83) + 115.28 - = +65.43 केजे।

2 एच 2 एस (जी) + सीओ 2 (जी) \u003d 2 एच 2 ओ (जी) + सीएस 2 (जी); = +65.43 केजे।

उत्तर:+65.43 केजे।

थर्मोकेमिकल प्रतिक्रिया समीकरण

कार्य 85.
सीओ (जी) और हाइड्रोजन के बीच प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, जिसके परिणामस्वरूप सीएच 4 (जी) और एच 2 ओ (जी) बनते हैं। इस अभिक्रिया के दौरान कितनी ऊष्मा निकलेगी यदि 67.2 लीटर मीथेन के रूप में प्राप्त किया जाता है सामान्य स्थिति? उत्तर: 618.48 kJ।
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण जिसमें उनके एकत्रीकरण या क्रिस्टलीय संशोधन की स्थिति, साथ ही थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक मूल्य, रासायनिक यौगिकों के प्रतीकों के पास इंगित किए जाते हैं, थर्मोकेमिकल कहलाते हैं। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक कि यह विशेष रूप से नहीं कहा जाता है, निरंतर दबाव क्यू पी पर थर्मल प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। पदार्थ की समग्र स्थिति के लिए निम्नलिखित संक्षिप्ताक्षर स्वीकार किए जाते हैं: जी- गैसीय, तथा- कुछ प्रति- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों की कुल स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

सीओ (जी) + 3 एच 2 (जी) \u003d सीएच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी); = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना हेस कानून से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

\u003d (एच 2 ओ) + (सीएच 4) - (सीओ)];
\u003d (-241.83) + (-74.84) ​​- (-110.52) \u003d -206.16 केजे।

थर्मोकेमिकल समीकरण इस तरह दिखेगा:

22,4 : -206,16 = 67,2 : एक्स; एक्स \u003d 67.2 (-206.16) / 22? 4 \u003d -618.48 केजे; क्यू = 618.48 केजे।

उत्तर: 618.48 केजे।

गठन की गर्मी

कार्य 86.
ऊष्मीय प्रभाव जिसकी प्रतिक्रिया गठन की गर्मी के बराबर होती है। निम्नलिखित थर्मोकेमिकल समीकरणों से NO के गठन की गर्मी की गणना करें:
ए) 4एनएच 3 (जी) + 5ओ 2 (जी) \u003d 4एनओ (जी) + 6एच 2 ओ (जी); = -1168.80 केजे;
बी) 4एनएच 3 (जी) + 3ओ 2 (जी) \u003d 2एन 2 (जी) + 6एच 2 ओ (जी); = -1530.28 केजे
उत्तर: 90.37 केजे।
समाधान:
गठन की मानक गर्मी मानक परिस्थितियों (टी = 298 के; पी = 1.0325.105 पा) के तहत साधारण पदार्थों से इस पदार्थ के 1 मोल के गठन की गर्मी के बराबर है। सरल पदार्थों से NO के निर्माण को निम्न प्रकार से दर्शाया जा सकता है:

1/2N 2 + 1/2O 2 = NO

प्रतिक्रिया (a) जिसमें NO के 4 मोल बनते हैं और प्रतिक्रिया (b) दी गई है जिसमें N2 के 2 मोल बनते हैं। दोनों प्रतिक्रियाओं में ऑक्सीजन शामिल है। इसलिए, NO के गठन की मानक ऊष्मा निर्धारित करने के लिए, हम निम्नलिखित हेस चक्र की रचना करते हैं, अर्थात, हमें समीकरण (a) को समीकरण (b) से घटाना होगा:

इस प्रकार, 1/2N 2 + 1/2O 2 = NO; = +90.37 केजे।

उत्तर: 618.48 केजे।

टास्क 87.
क्रिस्टलीय अमोनियम क्लोराइड गैसीय अमोनिया और हाइड्रोजन क्लोराइड की परस्पर क्रिया से बनता है। इस प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, पहले इसके ऊष्मीय प्रभाव की गणना करें। यदि सामान्य परिस्थितियों में प्रतिक्रिया में 10 लीटर अमोनिया की खपत होती है, तो कितनी गर्मी निकलेगी? उत्तर: 78.97 केजे।
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण जिसमें उनके एकत्रीकरण या क्रिस्टलीय संशोधन की स्थिति, साथ ही थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक मूल्य, रासायनिक यौगिकों के प्रतीकों के पास इंगित किए जाते हैं, थर्मोकेमिकल कहलाते हैं। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक कि यह विशेष रूप से नहीं कहा जाता है, निरंतर दबाव क्यू पी पर थर्मल प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। निम्नलिखित स्वीकार किए जाते हैं प्रति- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों की कुल स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

एनएच 3 (जी) + एचसीएल (जी) \u003d एनएच 4 सीएल (के)। ; = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना हेस कानून से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

\u003d (NH4Cl) - [(NH 3) + (HCl)];
= -315.39 - [-46.19 + (-92.31) = -176.85 केजे।

थर्मोकेमिकल समीकरण इस तरह दिखेगा:

इस प्रतिक्रिया में 10 लीटर अमोनिया की प्रतिक्रिया के दौरान जारी गर्मी अनुपात से निर्धारित होती है:

22,4 : -176,85 = 10 : एक्स; एक्स \u003d 10 (-176.85) / 22.4 \u003d -78.97 केजे; क्यू = 78.97 केजे।

उत्तर: 78.97 केजे।

चूल्हे पर क्या तेजी से गर्म होता है - केतली या पानी की बाल्टी? उत्तर स्पष्ट है - एक केतली। फिर दूसरा सवाल यह है कि क्यों?

उत्तर कम स्पष्ट नहीं है - क्योंकि केतली में पानी का द्रव्यमान कम होता है। उत्कृष्ट। अब आप अपना खुद का असली बना सकते हैं शारीरिक अनुभवघर पर। ऐसा करने के लिए, आपको दो समान छोटे सॉस पैन, समान मात्रा में पानी और वनस्पति तेल की आवश्यकता होगी, उदाहरण के लिए, आधा लीटर प्रत्येक और एक स्टोव। एक ही आग पर तेल और पानी के बर्तन रखें। और अब बस देखें कि क्या तेजी से गर्म होगा। यदि तरल पदार्थों के लिए थर्मामीटर है, तो आप इसका उपयोग कर सकते हैं, यदि नहीं, तो आप समय-समय पर अपनी उंगली से तापमान की जांच कर सकते हैं, बस सावधान रहें कि आप खुद को जलाएं नहीं। जो भी हो, आप जल्द ही देखेंगे कि तेल काफी गर्म हो गया है। पानी से भी तेज. और एक और सवाल, जिसे अनुभव के रूप में भी लागू किया जा सकता है। क्या तेजी से उबालेगा - गर्म पानीया ठंडा? सब कुछ फिर से स्पष्ट है - गर्म सबसे पहले खत्म होगा। ये सब अजीब सवाल और प्रयोग क्यों? परिभाषित करने के लिए भौतिक मात्रा, "गर्मी की मात्रा" कहा जाता है।

गर्मी की मात्रा

गर्मी की मात्रा वह ऊर्जा है जो शरीर गर्मी हस्तांतरण के दौरान खो देता है या प्राप्त करता है। यह नाम से स्पष्ट है। ठंडा होने पर, शरीर एक निश्चित मात्रा में गर्मी खो देगा, और गर्म होने पर यह अवशोषित हो जाएगा। और हमारे सवालों के जवाब ने हमें दिखाया ऊष्मा की मात्रा किस पर निर्भर करती है?सबसे पहले, अधिक शरीर का द्रव्यमान, विषय बड़ी मात्राइसके तापमान को एक डिग्री बदलने के लिए गर्मी खर्च की जानी चाहिए। दूसरे, किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा उस पदार्थ पर निर्भर करती है जिससे वह बना है, अर्थात पदार्थ के प्रकार पर। और तीसरा, गर्मी हस्तांतरण से पहले और बाद में शरीर के तापमान में अंतर भी हमारी गणना के लिए महत्वपूर्ण है। पूर्वगामी के आधार पर, हम कर सकते हैं ऊष्मा की मात्रा सूत्र द्वारा ज्ञात कीजिए :

क्यू=सेमी(t_2-t_1) ,

जहां क्यू गर्मी की मात्रा है,
एम - शरीर का वजन,
(t_2-t_1) - प्रारंभिक और अंतिम शरीर के तापमान के बीच का अंतर,
सी - पदार्थ की विशिष्ट ताप क्षमता, संबंधित तालिकाओं से पाई जाती है।

इस सूत्र का उपयोग करके, आप किसी भी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा की गणना कर सकते हैं या यह कि यह शरीर ठंडा होने पर छोड़ेगा।

ऊष्मा की मात्रा को किसी अन्य प्रकार की ऊर्जा की तरह जूल (1 J) में मापा जाता है। हालांकि, यह मान बहुत पहले नहीं पेश किया गया था, और लोगों ने गर्मी की मात्रा को बहुत पहले ही मापना शुरू कर दिया था। और उन्होंने एक ऐसी इकाई का उपयोग किया जो हमारे समय में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है - एक कैलोरी (1 कैलोरी)। 1 कैलोरी 1 ग्राम पानी के तापमान को 1 डिग्री सेल्सियस बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा है। इन आंकड़ों के आधार पर, अपने द्वारा खाए जाने वाले भोजन में कैलोरी गिनने के प्रेमी, रुचि के लिए, गणना कर सकते हैं कि दिन के दौरान वे भोजन के साथ कितनी ऊर्जा का उपभोग करते हैं, कितने लीटर पानी उबाला जा सकता है।

जैसा कि आप जानते हैं, विभिन्न यांत्रिक प्रक्रियाओं के दौरान, यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तन होता है। यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तन का माप तंत्र पर लागू बलों का कार्य है:

गर्मी हस्तांतरण के दौरान, शरीर की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन होता है। ऊष्मा स्थानांतरण के दौरान आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन का माप ऊष्मा की मात्रा है।

गर्मी की मात्रागर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया में शरीर को प्राप्त (या देता है) आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन का एक उपाय है।

इस प्रकार, काम और गर्मी की मात्रा दोनों ऊर्जा में परिवर्तन की विशेषता रखते हैं, लेकिन ऊर्जा के समान नहीं हैं। वे स्वयं प्रणाली की स्थिति की विशेषता नहीं रखते हैं, लेकिन जब राज्य बदलता है और अनिवार्य रूप से प्रक्रिया की प्रकृति पर निर्भर करता है, तो एक रूप से दूसरे (एक शरीर से दूसरे शरीर में) ऊर्जा संक्रमण की प्रक्रिया निर्धारित करता है।

काम और गर्मी की मात्रा के बीच मुख्य अंतर यह है कि कार्य प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा को बदलने की प्रक्रिया की विशेषता है, साथ ही ऊर्जा के एक प्रकार से दूसरे प्रकार (यांत्रिक से आंतरिक तक) में परिवर्तन होता है। गर्मी की मात्रा ऊर्जा परिवर्तनों के साथ नहीं, एक शरीर से दूसरे शरीर में (अधिक गर्म से कम गर्म तक) आंतरिक ऊर्जा के हस्तांतरण की प्रक्रिया की विशेषता है।

अनुभव से पता चलता है कि तापमान से तापमान तक द्रव्यमान मीटर के शरीर को गर्म करने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा की गणना सूत्र द्वारा की जाती है

जहाँ c पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता है;

विशिष्ट ऊष्मा का SI मात्रक जूल प्रति किलोग्राम-केल्विन (J/(kg K)) है।

विशिष्ट ऊष्मा c संख्यात्मक रूप से उस ऊष्मा की मात्रा के बराबर है जिसे 1 किलो द्रव्यमान के पिंड को 1 K तक गर्म करने के लिए दिया जाना चाहिए।

ताप की गुंजाइशशरीर संख्यात्मक रूप से शरीर के तापमान को 1 K बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के बराबर है:

किसी पिंड की ऊष्मा क्षमता की SI इकाई जूल प्रति केल्विन (J/K) है।

एक स्थिर तापमान पर एक तरल को वाष्प में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा है

जहां एल वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी है। जब भाप संघनित होती है, तो उतनी ही मात्रा में ऊष्मा निकलती है।

द्रव्यमान m के क्रिस्टलीय पिंड को गलनांक पर पिघलाने के लिए, शरीर को ऊष्मा की मात्रा के बारे में सूचित करना आवश्यक है

संलयन की विशिष्ट ऊष्मा कहाँ होती है। किसी पिंड के क्रिस्टलीकरण के दौरान उतनी ही मात्रा में ऊष्मा निकलती है।

के दौरान जारी गर्मी की मात्रा पूर्ण दहनईंधन द्रव्यमान एम,

जहाँ q दहन की विशिष्ट ऊष्मा है।

वाष्पीकरण, पिघलने और दहन की विशिष्ट ऊष्मा की SI इकाई जूल प्रति किलोग्राम (J/kg) है।

(या गर्मी हस्तांतरण)।

किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता।

ताप की गुंजाइश 1 डिग्री गर्म करने पर शरीर द्वारा अवशोषित ऊष्मा की मात्रा है।

किसी पिंड की ऊष्मा क्षमता को बड़े अक्षरों द्वारा दर्शाया जाता है लैटिन अक्षर से.

किसी पिंड की ऊष्मा क्षमता क्या निर्धारित करती है? सबसे पहले, इसके द्रव्यमान से। यह स्पष्ट है कि हीटिंग, उदाहरण के लिए, 1 किलोग्राम पानी को 200 ग्राम गर्म करने की तुलना में अधिक गर्मी की आवश्यकता होगी।

किस तरह के पदार्थ के बारे में? आइए एक प्रयोग करते हैं। आइए हम दो समान बर्तन लें और उनमें से एक में और दूसरे में 400 द्रव्यमान का पानी डालें वनस्पति तेल 400 ग्राम वजन के साथ, हम उन्हें समान बर्नर की मदद से गर्म करना शुरू करेंगे। थर्मामीटर की रीडिंग देखने से हम देखेंगे कि तेल जल्दी गर्म हो जाता है। पानी और तेल को समान तापमान पर गर्म करने के लिए पानी को अधिक देर तक गर्म करना चाहिए। लेकिन जितनी देर हम पानी को गर्म करते हैं, उतनी ही अधिक गर्मी उसे बर्नर से प्राप्त होती है।

इस प्रकार, विभिन्न पदार्थों के समान द्रव्यमान को एक ही तापमान पर गर्म करने के लिए, अलग-अलग मात्रा में ऊष्मा की आवश्यकता होती है। किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा और फलस्वरूप, इसकी ऊष्मा क्षमता इस बात पर निर्भर करती है कि यह शरीर किस प्रकार के पदार्थ से बना है।

इसलिए, उदाहरण के लिए, 1 किलो के द्रव्यमान के साथ पानी के तापमान को 1 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाने के लिए, 4200 जे के बराबर गर्मी की मात्रा की आवश्यकता होती है, और सूरजमुखी के तेल के समान द्रव्यमान को 1 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए, की मात्रा 1700 J के बराबर ऊष्मा की आवश्यकता होती है।

1 किलो पदार्थ को 1 गर्म करने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है, यह दर्शाने वाली भौतिक मात्रा कहलाती है विशिष्ट ऊष्मा यह पदार्थ।

प्रत्येक पदार्थ की अपनी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता होती है, जिसे लैटिन अक्षर c द्वारा दर्शाया जाता है और इसे जूल प्रति किलोग्राम-डिग्री (J / (kg ° C)) में मापा जाता है।

एक ही पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता अलग-अलग होती है एकत्रीकरण की स्थिति(ठोस, तरल और गैसीय) अलग है। उदाहरण के लिए, पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 4200 J/(kg ) है, और बर्फ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 2100 J/(kg ) है; ठोस अवस्था में एल्यूमीनियम की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 920 J/(kg - °C) होती है, और तरल अवस्था में यह 1080 J/(kg - °C) होती है।

ध्यान दें कि पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता बहुत अधिक होती है। इसलिए, समुद्रों और महासागरों में पानी, गर्मियों में गर्म होकर, हवा से बड़ी मात्रा में गर्मी को अवशोषित करता है। इसके कारण, उन स्थानों में जो पानी के बड़े निकायों के पास स्थित हैं, ग्रीष्मकाल उतना गर्म नहीं होता जितना कि पानी से दूर स्थानों पर होता है।

शरीर को गर्म करने के लिए या शीतलन के दौरान उसके द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा की गणना।

पूर्वगामी से, यह स्पष्ट है कि शरीर को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा उस पदार्थ के प्रकार पर निर्भर करती है जिसमें शरीर होता है (अर्थात इसकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता) और शरीर के द्रव्यमान पर। यह भी स्पष्ट है कि गर्मी की मात्रा इस बात पर निर्भर करती है कि हम शरीर के तापमान को कितने डिग्री बढ़ाने जा रहे हैं।

इसलिए, शरीर को गर्म करने के लिए या ठंडा करने के दौरान उसके द्वारा छोड़ी गई गर्मी की मात्रा निर्धारित करने के लिए, आपको शरीर की विशिष्ट गर्मी को उसके द्रव्यमान और उसके अंतिम और प्रारंभिक तापमान के बीच के अंतर से गुणा करना होगा:

क्यू = सेमी (टी 2 - टी 1 ) ,

कहाँ पे क्यू- गर्मी की मात्रा, सीविशिष्ट ताप क्षमता है, एम- शरीर का द्रव्यमान , टी 1 - प्रारंभिक तापमान, टी 2 अंतिम तापमान है।

जब शरीर गर्म हो जाता है टी 2> टी 1 और इसलिए क्यू > 0 . जब शरीर ठंडा हो जाता है टी 2और< टी 1 और इसलिए क्यू< 0 .

यदि पूरे शरीर की ऊष्मा क्षमता ज्ञात हो से, क्यूसूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

क्यू \u003d सी (टी 2 - टी 1 ) .

>>भौतिकी: ऊष्मा की मात्रा

सिलेंडर में गैस की आंतरिक ऊर्जा को न केवल काम करने से, बल्कि गैस को गर्म करने से भी बदलना संभव है।
यदि आप पिस्टन को ठीक करते हैं ( अंजीर.13.5), तो गर्म करने पर गैस का आयतन नहीं बदलता है और कोई काम नहीं होता है। लेकिन गैस का तापमान और इसलिए इसकी आंतरिक ऊर्जा बढ़ जाती है।

बिना कार्य किये एक पिंड से दूसरे पिंड में ऊर्जा के स्थानान्तरण की प्रक्रिया कहलाती है गर्मी विनिमयया गर्मी का हस्तांतरण।
गर्मी हस्तांतरण के दौरान आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन की मात्रात्मक माप को कहा जाता है गर्मी की मात्रा. गर्मी की मात्रा को वह ऊर्जा भी कहा जाता है जो शरीर गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया में देता है।
गर्मी हस्तांतरण की आणविक तस्वीर
ऊष्मा विनिमय के दौरान, ऊर्जा का एक रूप से दूसरे रूप में रूपांतरण नहीं होता है; एक गर्म शरीर की आंतरिक ऊर्जा का कुछ हिस्सा ठंडे शरीर में स्थानांतरित हो जाता है।
गर्मी और गर्मी क्षमता की मात्रा।आप पहले से ही जानते हैं कि किसी पिंड को द्रव्यमान से गर्म करने के लिए एमतापमान t1तापमान तक t2इसमें गर्मी की मात्रा को स्थानांतरित करना आवश्यक है:

जब कोई पिंड ठंडा होता है, तो उसका अंतिम तापमान t2प्रारंभिक तापमान से कम है t1और शरीर द्वारा दी जाने वाली ऊष्मा की मात्रा ऋणात्मक होती है।
गुणक सीसूत्र (13.5) में कहा जाता है विशिष्ट ऊष्मापदार्थ। विशिष्ट ऊष्मा धारिता एक मान है जो संख्यात्मक रूप से उस ऊष्मा की मात्रा के बराबर है जो 1 किलो पदार्थ प्राप्त करता है या छोड़ता है जब उसका तापमान 1 K से बदल जाता है।
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता न केवल पदार्थ के गुणों पर निर्भर करती है, बल्कि उस प्रक्रिया पर भी निर्भर करती है जिसके द्वारा ऊष्मा का स्थानांतरण होता है। यदि आप किसी गैस को स्थिर दाब पर गर्म करते हैं, तो वह फैल जाएगी और कार्य करेगी। स्थिर दाब पर किसी गैस को 1°C तक गर्म करने के लिए, गैस को केवल गर्म होने पर, स्थिर आयतन पर गर्म करने की अपेक्षा उसमें अधिक ऊष्मा का स्थानान्तरण किया जाना चाहिए।
तरल पदार्थ और ठोस गर्म करने पर थोड़ा फैलते हैं। स्थिर आयतन और स्थिर दबाव पर उनकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमताएँ बहुत कम होती हैं।
वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा।उबलने की प्रक्रिया के दौरान एक तरल को वाष्प में बदलने के लिए, इसमें एक निश्चित मात्रा में ऊष्मा को स्थानांतरित करना आवश्यक है। किसी द्रव को उबालने पर उसका तापमान नहीं बदलता है। एक स्थिर तापमान पर एक तरल के वाष्प में परिवर्तन से अणुओं की गतिज ऊर्जा में वृद्धि नहीं होती है, बल्कि उनकी बातचीत की संभावित ऊर्जा में वृद्धि होती है। आखिरकार, गैस के अणुओं के बीच की औसत दूरी तरल अणुओं के बीच की तुलना में बहुत अधिक है।
संख्यात्मक रूप से एक स्थिर तापमान पर 1 किलो तरल को भाप में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के बराबर मान कहलाता है वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा. यह मान अक्षर द्वारा निरूपित किया जाता है आरऔर जूल प्रति किलोग्राम (J/kg) में व्यक्त किया जाता है।
पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा बहुत अधिक होती है: rH2O\u003d 2.256 10 6 जे / किग्रा 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर। अन्य तरल पदार्थों में, उदाहरण के लिए, शराब, ईथर, पारा, मिट्टी के तेल में, वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी पानी की तुलना में 3-10 गुना कम होती है।
एक तरल को द्रव्यमान में बदलने के लिए एमभाप को किसके बराबर ऊष्मा की आवश्यकता होती है:

जब भाप संघनित होती है, तो उतनी ही मात्रा में ऊष्मा निकलती है:

संलयन की विशिष्ट ऊष्मा।जब एक क्रिस्टलीय पिंड पिघलता है, तो उसे आपूर्ति की जाने वाली सारी गर्मी अणुओं की संभावित ऊर्जा को बढ़ाने के लिए जाती है। अणुओं की गतिज ऊर्जा में परिवर्तन नहीं होता है, क्योंकि गलनांक स्थिर तापमान पर होता है।
1 किलो वजन वाले क्रिस्टलीय पदार्थ को गलनांक पर द्रव में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के बराबर संख्यात्मक मान को संलयन की विशिष्ट ऊष्मा कहा जाता है।
1 किलो द्रव्यमान वाले पदार्थ के क्रिस्टलीकरण के दौरान, उतनी ही मात्रा में ऊष्मा निकलती है जितनी पिघलने के दौरान अवशोषित होती है।
बर्फ के पिघलने की विशिष्ट ऊष्मा अपेक्षाकृत अधिक होती है: 3.34 10 5 J/kg। "अगर बर्फ में संलयन की उच्च गर्मी नहीं होती," आर। ब्लैक ने 18 वीं शताब्दी में लिखा था, "तो वसंत ऋतु में बर्फ के पूरे द्रव्यमान को कुछ मिनटों या सेकंड में पिघलना होगा, क्योंकि गर्मी लगातार बर्फ में स्थानांतरित हो जाती है। हवा से। इसके परिणाम भयानक होंगे; आखिरकार, मौजूदा स्थिति में भी, बड़ी बाढ़ और पानी की तेज धाराएं तब होती हैं जब बर्फ या बर्फ का बड़ा हिस्सा पिघल जाता है।
एक क्रिस्टलीय पिंड को द्रव्यमान के साथ पिघलाने के लिए एम, आवश्यक ऊष्मा की मात्रा है:

शरीर के क्रिस्टलीकरण के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा बराबर होती है:

किसी पिंड की आंतरिक ऊर्जा गर्म करने और ठंडा करने के दौरान, वाष्पीकरण और संघनन के दौरान, पिघलने और क्रिस्टलीकरण के दौरान बदल जाती है। सभी मामलों में, एक निश्चित मात्रा में गर्मी शरीर में स्थानांतरित या हटा दी जाती है।

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1. मात्रा किसे कहते हैं गरमाहट?
2. किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा धारिता किस पर निर्भर करती है?
3. वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा को क्या कहते हैं?
4. संलयन की विशिष्ट ऊष्मा को क्या कहते हैं?
5. किन मामलों में गर्मी की मात्रा एक सकारात्मक मूल्य है, और किन मामलों में यह नकारात्मक है?

जी.वाई.मायाकिशेव, बी.बी.बुखोवत्सेव, एन.एन.सोत्स्की, भौतिकी ग्रेड 10

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