Värmekapacitet

Videogenomgång (flippat klassrum)

Om man värmer på ett ämne, ökar dess energiinnehåll (det blir ju varmare!)

Till olika ämnen behöver man tillsätta olika mycket energi för att de skall värmas. Det kallas att olika ämnen har olika värmekapacitet.

Ett ämnes värmekapacitet anger hur många joule man måste tillsätta för att värma 1 gram av ämnet 1 grad.

Exempel:

Man löser 20,0 g fast NaOH i 1,00 kg vatten. Temperaturen steg från 20,2 °C till 25,2 °C. Beräkna ∆H för reaktionen

\text{NaOH(s)} \overset{\text{H}_2\text{O}}{\longrightarrow} \text{Na}^+\text{(aq)} + \text{OH}^-\text{(aq)}

Lösningens specifika värmekapacitet är 4,1 J/(g·K)

Lösning

Först måste vi räkna ut lösningens totala massa.

m_{\text{tot}} = 1000\text{g} + 20\text{g} = 1020\text{g}.

Den avgivna värmemängden kan man räkna ut m.h.a. följande formel:

q = cm\Delta{T}

där

q är värmemängden i J

c är den specifika värmekapaciteten

m är lösningens massa i g

T är temperaturförändringen i K

q = 4,1\frac{\text{J}}{\text{gK}} \cdot 1020\text{g} \cdot (25,2-20,2)\text{K} = 20910\text{J}

Så mycket avges i hela reaktionen, men vi vill veta hur mycket värme som avges per mol upplöst NaOH. Därför måste vi dela med substansmängden NaOH.

n_{\text{NaOH}} = \frac {m_{\text{NaOH}}}{M_{\text{NaOH}}} =

= \frac {20,0\text{g}}{(23,0+16,0+1,008)\text{g/mol}} = 0,499999\text{mol}

och

\Delta H = - \frac {q}{n} = - \frac {20910\text{J}}{0,499999\text{mol}} = -41,828364\text{kJ/mol} \approx

\approx -41,8\text{kJ/mol}

Lägg märke till att ΔH måste få negativt tecken, eftersom reaktionen är exoterm!

 Annons
 

Förbränningsentalpi

= Entalpiändringen när 1 mol av ett ämne förbränns fullständigt (i syrgas)

  • Tecknas ∆Hc (där "c" står för engelskans "combustion")

Vilket tecken har förbränningsentalpin alltid?

  • Negativt! Förbränningar är ju exoterma!

Exempel

Propan förbränns enligt formeln

C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l) ∆H = -2220 kJ

Hur stor massa propan måste man förbränna för att värma 2,00 kg vatten från 0°C till 100°C? Vattnets värmekapacitet är 4,18 J/(g·K).

Lösning

Vilken värmemängd skall tillföras vattnet? Vi använder oss av formeln q = cmT.

q = 4,18\frac{\text{J}}{\text{gK}} \cdot 2000\text{g} \cdot 100\text{K} = 836000\text{J} = 836\text{kJ}

Vid förbränning av propan avges 2220 kJ/mol propan. Substansmängden propan som går åt blir då

n = \frac {q}{|\Delta H|} = \frac {836\text{kJ}}{2220\text{kJ/mol}} = 0,376576...\text{mol}

Observera att vi måste använda absolutvärdet på ∆H, d.v.s. utan eventuella minustecken. Man kan ju inte förbränna ett negativt antal mol!

Och när vi känner npropan kan vi ju lätt räkna ut mpropan, ju.

m_{\text{propan}} = n_{\text{propan}} \cdot M_{\text{propan}} =

= 0,376576...\text{mol} \cdot (12,0 \cdot 3 + 1,008 \cdot 8)\text{g/mol} =

= 16,60477\text{g} \approx 16,6\text{g}

Bildningsentalpi

När reaktioner sker, så ändras entalpin. Det vet vi ju sedan innan.

När ett ämne bildas utifrån de ingående grundämnena talar man om ämnets bildningsentalpi.

Du kanske också är intresserad av:


CC-BY-NC-SA Copyright © text 2001-2014 Utbildningsburken & Magnus Ehinger