maanantai 8. syyskuuta 2014

Fysiikka 2: luku 6 Energia ja olomuodot



Fysiikka 2: luku 6 Energia ja olomuodot


Lämpökapasiteetti


Lämpökapasiteetti C ilmaisee, kuinka paljon kappale voi ottaa vastaan tai luovuttaa energiaa lämpönä yhtä tilavuusyksikköä kohti. Usein energianmuutosta merkitään lyhyesti

∆Q = Q, jolloin C = Q / ∆T

Kappaleen lämpönä luovuttama tai vastaanottama energia saadaan yhtälöstä

Q = C∆T

jossa C on kappaleen lämpökapasiteetti.

Hyvän kalorimetrin lämpökapasiteetti on pieni. Silloin kalorimetri vaikuttaa vain vähän tutkittaviin energian siirtymiin kalorimetrin sisällä. Jos kappaleen lämpökapasiteetti on suuri, sen lämpötila kohoaa vain vähän, vaikka siihen siirtyisi sitä lämmitettäessä suuri määrä energiaa. Vastaavasti kappaleen jäähtymisen aikana energiaa vapautuu runsaasti mutta lämpötila ei juuri alene. Jos kappaleen lämpökapasiteetti on pieni, pienikin kappaleeseen lämpönä siirtyvä energiamäärä saa lämpötilan kasvamaan voimakkaasti.


Ominaislämpökapasiteetti


Homogeenisen kappaleen ominaislämpökapasiteetti c ilmaisee aineen lämpönä luovuttaman tai vastaanottaman energian massayksikköä ja lämpötilayksikköä kohti :

c = C/m

Homogeenisen kappaleen lämpönä luovuttama tai vastaanottama energia saadaan tunnettua ominaislämpökapasiteettia käyttämällä yhtälöstä

Q = cm∆T

Ominaislämpökapasiteetti on aineelle ominainen suure. Energia, jonka aine luovuttaa tai ottaa vastaan, riippuu kappaleen massasta, lämpötilan muutoksen suuruudesta ja kappaleen materiaalista. Tätä aineelle ominaista kykyä sitoa tai luovuttaa energiaa lämpönä kutsutaan aineen ominaislämpökapasiteetiksi.

Vedellä on huomattavan suuri ominaislämpökapasiteetti. Siksi veteen voidaan sitoa suuria määriä energiaa.


Ominaissulamislämpö


Jokaiselle aineelle ominaisessa lämpötilassa, sulamispisteessä, rakenneosasten liike-energia on niin suuri, että aineen rakenne rikkoutuu ja aine sulaa. Tämä tapahtuma sitoo energiaa. Kun aine saa lisää energiaa, sulamisprosessi jatkuu ja kaikki energia kuluu sulamiseen. Lämpötila pysyy vakiona, kunnes kaikki aine on sulanut. Ominaissulamislämpö on se energia massayksikköä kohti, joka on vietävä lämpönä sulamispisteessä olevaan kiinteään aineeseen, jotta aineen olomuoto muuttuisi kiinteästä nesteeksi:

s = Q/m

Aineen sulattamiseen tarvittava energia on

Q = sm

jossa s on aineen ominaissulamislämpö. Yhtä paljon energiaa vapautuu, kun aine jähmettyy kiinteäksi.


Ominaishöyrystymislämpö


Ominaishöyrystymislämpö on se energia massayksikkä kohti, joka on vietävä kiehumispisteessä olevaan nesteeseen, jotta neste höyrystyisi

r = Q/m

Nesteen höyrystymiseen tarvittava ja tiivistymisessä vapautuva energia on

Q = rm

jossa r on ominaishöyrystymislämpö.


Ei kommentteja:

Lähetä kommentti