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