Πώς μετράτε τη θερμική ενέργεια;
1. Θερμιδομετρία:
* Αυτός είναι ο πιο άμεσος τρόπος μέτρησης της θερμικής ενέργειας.
* Περιλαμβάνει τη χρήση θερμιδομέτρου, μια συσκευή που έχει σχεδιαστεί για να μετρήσει τη θερμότητα που απορροφάται ή απελευθερώνεται από μια ουσία.
* Η βασική αρχή είναι η μέτρηση της μεταβολής της θερμοκρασίας μιας γνωστής μάζας νερού (ή μιας άλλης ουσίας με γνωστή ειδική θερμική ικανότητα) που απορροφά ή απελευθερώνει τη θερμότητα.
* Ο τύπος που χρησιμοποιείται είναι: q =m * c * Δt , πού:
* q Είναι η θερμική ενέργεια (στα joules)
* m είναι η μάζα της ουσίας (σε γραμμάρια)
* C είναι η ειδική θερμική ικανότητα της ουσίας (στον J/G ° C)
* Δt είναι η μεταβολή της θερμοκρασίας (στον ° C)
2. Αλλαγή ενθαλπίας:
* Αυτή η μέθοδος μετρά την αλλαγή της θερμικής ενέργειας κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης.
* Συχνά καθορίζεται με τη μέτρηση της μεταβολής της θερμοκρασίας σε ένα δοχείο αντίδρασης.
* Η αλλαγή ενθαλπίας (ΔH) εκφράζεται συνήθως σε kJ/mol, που σημαίνει ότι η μεταβολή της θερμικής ενέργειας ανά γραμμομόριο αντιδραστηρίου.
3. Ειδική θερμική χωρητικότητα:
* Η ειδική θερμική χωρητικότητα (C) είναι η ποσότητα θερμικής ενέργειας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 γραμμάρια ουσίας κατά 1 βαθμού Κελσίου.
* Είναι μια υλική ιδιότητα, που σημαίνει ότι κάθε ουσία έχει μια μοναδική ειδική θερμική ικανότητα.
* Η γνώση της συγκεκριμένης θερμικής ικανότητας μπορεί να βοηθήσει στον υπολογισμό της θερμικής ενέργειας που απορροφάται ή απελευθερώνεται από μια ουσία χρησιμοποιώντας τον τύπο που αναφέρεται στην θερμιδομετρία.
4. Άλλα όργανα:
* Θερμόμετρα: Μετρήστε τη θερμοκρασία μιας ουσίας, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να συναχθεί αλλαγές στη θερμική ενέργεια.
* Bolometers: Ανίχνευση υπέρυθρης ακτινοβολίας, η οποία είναι μια μορφή θερμικής ενέργειας.
* Πυρόμετρα: Μετρήστε τη θερμοκρασία των αντικειμένων σε απόσταση, χωρίς φυσική επαφή.
Επιλέγοντας τη σωστή μέθοδο:
Η καλύτερη μέθοδος για τη μέτρηση της θερμικής ενέργειας εξαρτάται από τη συγκεκριμένη κατάσταση:
* Για τη μέτρηση της θερμότητας που απορροφάται ή απελευθερώνεται από μια ουσία, θερμιδετρία είναι το πιο ακριβές.
* Για τη μέτρηση των μεταβολών της θερμικής ενέργειας κατά τη διάρκεια των χημικών αντιδράσεων, αλλαγή ενθαλπίας είναι η προτιμώμενη μέθοδος.
* Ειδική θερμική χωρητικότητα είναι χρήσιμη για τον υπολογισμό των αλλαγών θερμικής ενέργειας με βάση τις αλλαγές θερμοκρασίας και τις ιδιότητες του υλικού.
* Άλλα όργανα όπως τα θερμόμετρα, τα μπολομέτρα και τα πυρομέτρια μπορούν να παρέχουν χρήσιμες πληροφορίες ανάλογα με την εφαρμογή.
Είναι σημαντικό να κατανοήσετε τους περιορισμούς κάθε μεθόδου και να επιλέξετε το πιο κατάλληλο με βάση τις συγκεκριμένες ανάγκες σας.
