תוֹכֶן
יש תגובות כימיות שמשחררות אנרגיה על ידי חום. במילים אחרות, הם מעבירים חום לסביבתם. אלה ידועים כתגובות אקזוותרמיות - "אקסו" פירושו שחרורים ו"תרמי "פירושו חום. כמה דוגמאות לתגובות אקזוותרמיות כוללות בעירה (צריבה), תגובות חמצון כמו צריבה ותגובות נטרול בין חומצות לאקליות. פריטים יומיומיים רבים כמו מחממי ידיים ופחים לחימום עצמי לקפה ומשקאות חמים אחרים עוברים תגובות אקזוטיות.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
כדי לחשב את כמות החום המשתחררת בתגובה כימית, השתמשו במשוואה Q = mc ΔT, כאשר Q הוא אנרגיית החום המועברת (בג'אול), m הוא מסת הנוזל המחומם (בגרמים), c הוא הספציפי קיבולת החום של הנוזל (ג'ול לגרם מעלות צלזיוס) ו- isT הוא שינוי הטמפרטורה של הנוזל (מעלות צלזיוס).
ההבדל בין חום לטמפרטורה
חשוב לזכור כי הטמפרטורה והחום אינם אותו דבר. טמפרטורה היא מדד לחום של משהו חם - נמדד במעלות צלזיוס או מעלות פרנהייט - ואילו חום הוא מדד לאנרגיה התרמית הכלולה באובייקט הנמדד בג'ול. כאשר אנרגיית החום עוברת לאובייקט, עליית הטמפרטורה שלו תלויה במסת האובייקט, החומר ממנו עשוי העצם ובכמות האנרגיה המועברת לאובייקט. ככל שמועברים יותר אנרגיית חום לאובייקט, כך גדלה הטמפרטורה שלו.
קיבולת חום ספציפית
יכולת החום הספציפית של חומר היא כמות האנרגיה הדרושה לשינוי הטמפרטורה של 1 ק"ג של החומר במעלה צלזיוס. לחומרים שונים יש יכולות חום ספציפיות שונות, לדוגמא, לנוזל יש קיבולת חום ספציפית של 4181 ג'ול / ק"ג מעלות צלזיוס, לחמצן קיבולת חום ספציפית של 918 ג'ול / ק"ג מעלות צלזיוס ולעופרת קיבולת חום ספציפית של 128 ג'ול / ק"ג מעלות צלזיוס.
כדי לחשב את האנרגיה הנדרשת כדי להעלות את הטמפרטורה של מסה ידועה של חומר, אתה משתמש במשוואה E = m × c × θ, כאשר E הוא האנרגיה המועברת בג'ול, m הוא מסת החומרים בק"ג, c הוא קיבולת החום הספציפית ב- J / kg מעלות צלזיוס ו- θ היא שינוי הטמפרטורה במעלות C. לדוגמא, כדי לחשב כמה אנרגיה חייבת להיות מועברת בכדי להעלות את הטמפרטורה של 3 ק"ג מים מ- 40 מעלות ל- 30 מעלות צלזיוס, החישוב הוא E = 3 × 4181 × (40 - 30), שנותן את התשובה 125,430 J (125.43 kJ).
חישוב חום שוחרר
תאר לעצמך 100 ס"מ 3 של חומצה מעורבב עם 100 ס"מ 3 של אלקלי, ואז הטמפרטורה הוגדלה מ -24 מעלות צלזיוס ל -32 מעלות C. כדי לחשב את כמות החום שמשתחרר בג'אול, הדבר הראשון שאתה עושה הוא לחשב את שינוי הטמפרטורה, ΔT (32 - 24 = 8). בשלב הבא אתה משתמש ב Q = mc ∆T, כלומר Q = (100 + 100) x 4.18 x 8. מחלק את קיבולת החום הספציפית של מים, 4181 ג'ול / ק"ג מעלות צלזיוס ב -1000 כדי לקבל את הנתון לג'ול / גרם מעלות צלזיוס. התשובה היא 6,688 שפירושו שוחרר 6688 ג'ול חום.