MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA
Kalorimetrická rovnice
Jedná se o zákon zachování energie pro tepelnou výměnu.
KALORIMETR
= tepelně izolovaná kovová nádobka s míchačkou a teploměrem sloužící k praktickému určení měrné tepelné kapacity tělesa (c)
Fotografie rozloženého kalorimetru
SESTAVENÍ A POPIS KALORIMETRICKÉ ROVNICE
Myšlenkový pokus:
kapalina v kalorimetru .............. m1, c1, t1
teplejší těleso ............................. m2, c2, t2
proto
t2 > t1
ponoření tělesa do kapaliny
↓
tepelná výměna mezi tělesem a kapalinou
↓
ustanovení rovnovážného stavu, kapalina i těleso budou mít výslednou teplotu t (t2 > t > t1)
platí zákon zachování energie: ΔU1 = ΔU2 (izolovaná soustava)
ΔU1 přírůstek vnitřní energie kapaliny
Δ U2 úbytek vnitřní energie tělesa
potom z hlediska tepelné výměny
teplo přijaté kapalinou: Q1 = m1 . c1 . (t - t1)
teplo odevzdané tělesem: Q2 = m2 . c2 . (t2 - t)
Q1 = Q2
(izolovaná soustava)
m1 . c1 . (t - t1) = m2 . c2 . (t2 - t)
KALORIMETRICKÁ ROVNICE (nepřesná)
Důvod nepřesnosti:
samotný kalorimetr, ve kterém je kapalina, se také ohřeje (přijme teplo). Proto musíme rovnici upravit na tvar:
teplo přijaté kapalinou + teplo přijaté kalorimetrem = teplo odevzdané tělesem
Q1 + QK = Q2
m1 . c1 . (t - t1) + mk . ck . (t - t1) = m2 . c2 . (t2 - t)
KALORIMETRICKÁ ROVNICE (úplná, přesnější)
m1 = hmotnost kapaliny
c1 = měrná tepelná kapacita kapaliny
t1 = počáteční teplota vody
t = výsledná teplota
mk = hmotnost kalorimetru
ck = měrná tepelná kapacita kalorimetru
m2 = hmotnost tělesa
c2 = měrná tepelná kapacita tělesa
t2 = počáteční teplota tělesa
t = výsledná teplota
ÚLOHY
ÚLOHA 1:
V nádobě jsou 3 kg vody o teplotě 10 °C. Kolik vody o teplotě 90 °C musíme přilít, aby výsledná teplota v nádobě byla 35 °C? Tepelnou kapacitu nádoby zanedbejte.
(1,36 kg)