Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Zapisz jako PDF Udostępnij materiał

Warto przeczytać

Mol jest jednostką ilości substancji. Jeden mol zawiera 6,0221023 molekuł, czyli cząsteczek lub atomów. Liczbę tę nazywamy liczbą Avogadro i oznaczamy NA. Jeden mol dowolnej substancji zawiera tyle samo molekuł, podobnie jak tuzin zawiera zawsze 12 elementów. Mol jest jednostką bezwymiarową. Masę cząsteczkową lub atomową wyrażoną w gramach na mol nazywamy masą molową. Masę atomową pierwiastka możemy znaleźć w układzie okresowym pierwiastków (Rys. 1.)

R1dPpBbwm7iYB
Rys. 1. Masa atomowa to liczba protonów i neutronów w jądrze atomowym. W układzie okresowym pierwiastków podana jest wartość średnia dla różnych izotopów, czyli atomów różniących się liczbą neutronów w jądrze

Masę cząsteczkową obliczamy sumując masy atomowe wszystkich atomów, z których składa się cząsteczka. Na przykład cząsteczka wody HIndeks dolny 2O ma masę cząsteczkową równą 18 g, ponieważ składa się z 1 atomu tlenu, który ma masę atomową 16 g i dwóch atomów wodoru, które mają masę atomową 1 g każdy.

Ciepło molowe, C, to ciepłociepłociepło, jakie pobiera 1 mol danej substancji, gdy jej temperatura zwiększa się o 1 ° C (lub 1 K).

Obliczamy je dzieląc ciepłociepłociepło pobrane przez daną substancję Q przez liczbę moli n i zmianę temperatury Δ T:

C=Qn Δ T.(1)

Jednostką ciepła molowego w układzie SI jest JmolK.

Ciepło pobrane przez n moli danej substancji, gdy temperatura wzrasta o  Δ T=T2-T1 , wyraża się poprzez

Q=nC Δ T=nC(T2-T1).(2)

W układzie SI jednostką temperatury jest kelwin (K). Jednak zmiana temperatury w kelwinach Δ T jest równa zmianie temperatury w stopniach Celsjusza Δ t: Δ T= Δ t. Wzór na ciepło Q można wobec tego zapisać używając temperatury w skali Celsjusza,

Q=nC Δ t=nC(t2-t1).(3)

Im większe jest ciepło molowe, tym mniejsza zmiana temperatury przy pobraniu lub oddaniu przez ciało ustalonej ilości ciepłaciepłociepła. Gdy wyznaczymy z (3) zmianę temperatury Δ t=QnC, widzimy, że jest ona odwrotnie proporcjonalna do ciepła molowego.

Liczbę moli można obliczyć dzieląc masę ciała przez jego masę molową n=mM. Gdy mamy daną masę ciała, to ciepło obliczamy jako

Q=mMC Δ t.(4)

Porównajmy ciepło molowe z ciepłem właściwym, czyli ciepłem potrzebnym do ogrzania 1 kg o 1 ° C, dla ołowiu i aluminium.

Ciepło właściwe ołowiu wynosi cw=160JkgK, a jego ciepło molowe C=33JmolK. Dla aluminium ciepło właściwe to cw=900JkgK, a ciepło molowe C=33JmolK. Ciepła molowe niewiele się różnią, ale ciepło właściwe aluminium jest prawie 6 razy większe niż ciepło właściwe ołowiu.

Wiemy, że ołów należy do metali o największej gęstości, a aluminium ma gęstość niewielką. Ma to związek z masą jednego atomu metalu, czyli masą atomową, a tym samym masą molową. Masa molowa ołowiu wynosi 207 g, a aluminium 27 g. W jednym kilogramie aluminium jest znacznie więcej atomów niż w jednym kilogramie ołowiu.

Jeśli pamiętamy, że temperatura jest miarą średniej energii kinetycznej przypadającej na jeden atom, zrozumiemy, że do zwiększenia temperatury aluminium potrzeba większego ciepłaciepłociepła niż dla takiej samej masy ołowiu.

Jak widać dla wartości ciepła właściwego decydujące znaczenie ma liczba molekuł w 1 kilogramie substancji. Ciepło molowe określone dla 1 mola, który zawiera zawsze taką samą liczbę molekuł, lepiej odzwierciedla własności danej substancji.

Słowniczek

Ciepło
Ciepło

(ang.: heat) - forma energii, ew. przekaz energii od ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze. Jednostką ciepła u układzie SI jest wobec tego dżul (J).

Skala Kelvina
Skala Kelvina

temperatura bezwzględna (ang.: absolute temperature) - jest skalą, w której zero oznacza najniższą teoretycznie możliwą temperaturę, jaką może mieć ciało. Wzrost temperatury o 1K jest tożsamy ze wzrostem o 1Indeks górny oC.