חום סמוי: נוסחה, דוגמאות, טבלה ותרגילים

חוֹםחָבוּי הוא הסכום של אֵנֶרְגִיָהתֶרמִי הנספגת או מוותרת על ידי גוף או מערכת תרמודינמית במהלך שינוי במצבה הפיזי, ב טמפרטורה קבועה.

כאשר חומר טהור מגיע לטמפרטורה שלו היתוך אוֹ רְתִיחָהבמהלך חימום המצב הפיזי שלך מתחיל להשתנות. בתהליך זה הוא ממשיך לספוג חום, עם זאת טֶמפֶּרָטוּרָהשְׂרִידִיםקָבוּעַ. זה קורה מכיוון שכאשר מגיעים לטמפרטורות אלה, בהן מתרחשים שינויים במצב הפיזי, משתמשים בכל החום שנספג על ידי המערכת התרמודינמית כדי להתגבר על אֵנֶרְגִיָהפוטנציאל ששומר על המולקולות שלה ביחד. ברגע שהמערכת התרמודינמית סופגת את כל האנרגיה הדרושה לפירוק המולקולות שלה, האינטראקציה ביניהן פוחתת, דבר המצביע על כך שמצב הצבירה שלהם השתנה. לאחר השינוי במצב הפיזי, החום שנספג בצורה איזותרמית ממשיך להיספג על ידי המולקולות, ומספק אותן אֵנֶרְגִיָהקינטיקה. סוג זה של חום שמגדיל את האנרגיה הקינטית של מולקולות נקרא חום הגיוני.

תראהגַם: שבעה טיפים "זהב" ללימוד יעיל יותר בפיזיקה

או חוֹםחָבוּי מודד את כמות החום, ליחידת מסה, הדרושה לכל שינוי ב המצב הגופני של הגוף, אם כן, יחידת המידה שלו, על פי המערכת הבינלאומית (SI), הוא ה

ג'אוּללְכָלקִילוֹגרָם (J / kg). עם זאת, השימוש ביחידות אחרות כגון קָלוֹרִיָהלְכָלגְרַם (cal / g), הוא שכיח למדי בחקר הקלורימטריה.

סוגי חום סמוי

ישנם שני סוגים של חום: o חוֹםאםרָמָה זה ה חוֹםחָבוּי. חום רגיש הוא זה שמועבר בין גופים כאשר יש שינויים בטמפרטורה. חום סמוי, בתורו, מתרחש כאשר יש העברות חום ללא שינויי טמפרטורה.

החום הסמוי משתנה לשינויים שונים במצב הפיזי. בדוק את הסוגים השונים של חום סמוי:

• חום סמויבמיזוג (ל_F): זה החום שנספג או מוותר על ידי הגופים במהלך תהליך ההיתוך: מנוזל למוצק ולהיפך, עם טמפרטורה קבועה.

• חום סמויבאידוי (L_ו): הוא זה שמועבר במהלך טרנספורמציות מוצקות-נוזליות או מוצקות, ב טמפרטורה קבועה.

תראהגַם: מהי קיבולת תרמית?

דוגמאותבחוֹםחָבוּי

בדוק כמה מצבים יומיומיים שבהם יש החלפות חום סמויות:

• כאשר אנו מחממים את המים, עד לטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס, זה מתחיל בתהליך האידוי. כל עוד כל המים לא הופכים לאדים, הטמפרטורה שלהם לא משתנה.

• כאשר אנו שופכים מים על משטח חם מאוד, כל המים מתאדים כמעט מייד. תהליך זה נקרא חימום וכולל ספיגת חום סמוי.

• יש החלפת חום סמויה כאשר אנו נוגעים בבקבוק סודה בטמפרטורות נמוכות ובכל תכולתו קופא במהירות בטמפרטורה קבועה, הודות לטמפרטורה נמוכה מנקודת ההיתוך של המים.

נוסחת חום סמויה

חום סמוי מחושב על ידי היחס בין כמות החום המועבר בתמורה האיזותרמית:

ש - כמות החום שהועברה

M - מסת גוף

ל - חום סמוי

שינויים שלביים וחום סמוי

שינויים שלביים בחומרים טהורים מתרחשים בטֶמפֶּרָטוּרָהקָבוּעַ, על ידי ספיגה או שחרור של חום סמוי. לכל החומרים הטהורים יש עקומת חימום דומה לתמונה למטה:

בְּ עיקוליםבהַסָקָה הם מתייחסים לטמפרטורה (ציר y) לכמות החום שניתנה או מתקבלת (ציר x). בשינויים פאזיים (תהליכים II ו- IV), הטמפרטורה נשארת קבועה, אם כי עדיין קיימת חילופי חום.

ראה גם: יסודות הקלורימטריה

שולחן חום סמוי

בתנאים רגילים של טֶמפֶּרָטוּרָה ו לַחַץ, O חוֹםחָבוּי מים, על רקע שינויים שונים במצבם הפיזי, מוצגים בטבלה שלהלן:

טרנספורמציה	חום סמוי (קל"ג / גרם)
היתוך (0 מעלות צלזיוס)	80
התמצקות (0 מעלות צלזיוס)	-80
אידוי (100 מעלות צלזיוס)	540
עיבוי (100 מעלות צלזיוס)	-540

על פי הטבלה המוצגת לעיל, 80קלוריות לקפוא גרם אחדמים בטמפרטורת ההיתוך (0 מעלות צלזיוס). הסימנים השליליים ב תהליכים של התמצקות ו הִתְעַבּוּת מצביעים על כך ששוחרר בהם חום, ולכן שתי התמורות הללו הן אקסותרמי. הטבלה שלהלן מציגה את החום הסמוי ב J / kg, לאותם תהליכים:

טרנספורמציה	חום סמוי (J / kg)
היתוך (0 מעלות צלזיוס)	333.10^3
התמצקות (0 מעלות צלזיוס)	-333.10^3
אידוי (100 מעלות צלזיוס)	2,2.10^6
עיבוי (100 מעלות צלזיוס)	-2,2.10^6

תרגילי חום סמויים

1) מיכל אחד מכיל 500 גרם מים נוזליים. ללא שינויים בטמפרטורת המים, כל תכולתו מתאדה לפתע. קבע כמה חום הועבר לתוכן מיכל זה.

נתונים: ל_F = 540 קלוריות / גרם

פתרון הבעיה:

כדי לחשב את כמות החום הדרושה לאידוי מסת מים זו, נשתמש בנוסחה הבאה:

באמצעות הנתונים שמספק התרגיל, נעשה את החישוב הבא:

על ידי רפאל הלרברוק