Przeczytaj
Warto przeczytać
Mol jest jednostką ilości substancji. Jeden mol zawiera molekuł, czyli cząsteczek lub atomów. Liczbę tę nazywamy liczbą Avogadro i oznaczamy . 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.)
Masę cząsteczkową obliczamy sumując masy atomowe wszystkich atomów, z których składa się cząsteczka. Na przykład cząsteczka wody HIndeks dolny 22O 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, , to ciepłociepło, jakie pobiera 1 mol danej substancji, gdy jej temperatura zwiększa się o (lub 1 K).
Obliczamy je dzieląc ciepłociepło pobrane przez daną substancję przez liczbę moli i zmianę temperatury :
Jednostką ciepła molowego w układzie SI jest .
Ciepło pobrane przez moli danej substancji, gdy temperatura wzrasta o , wyraża się poprzez
W układzie SI jednostką temperatury jest kelwin (K). Jednak zmiana temperatury w kelwinach jest równa zmianie temperatury w stopniach Celsjusza : . Wzór na ciepło można wobec tego zapisać używając temperatury w skali Celsjusza,
Im większe jest ciepło molowe, tym mniejsza zmiana temperatury przy pobraniu lub oddaniu przez ciało ustalonej ilości ciepłaciepła. Gdy wyznaczymy z (3) zmianę temperatury , widzimy, że jest ona odwrotnie proporcjonalna do ciepła molowego.
Liczbę moli można obliczyć dzieląc masę ciała przez jego masę molową . Gdy mamy daną masę ciała, to ciepło obliczamy jako
Porównajmy ciepło molowe z ciepłem właściwym, czyli ciepłem potrzebnym do ogrzania 1 kg o , dla ołowiu i aluminium.
Ciepło właściwe ołowiu wynosi , a jego ciepło molowe . Dla aluminium ciepło właściwe to , a ciepło molowe . 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 ciepłaciepła 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
(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).
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 ooC.