Die Aushärtung von Zink ist ein physikalischer Prozess, bei dem Flüssigkeit in einen festen Stoff umgewandelt wird. Wenn das Zink schmilzt, wird es auf seinen Schmelzpunkt erhitzt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt, während es Wärme freisetzt. Der Wert dieser freigesetzten Wärme kann unter Verwendung einer Formel und einiger physikalischer Parameter von Zink berechnet werden.
Um die Menge der freigesetzten Wärme zu berechnen, müssen Sie die Schmelzwärme von Zink und seine spezifische Wärmekapazität kennen. Schmelzwärme ist die Menge an Wärme, die benötigt wird, um eine Einheit einer Substanz zu schmelzen, ohne ihre Temperatur zu ändern. Die spezifische Wärmekapazität ist die Menge an Wärme, die benötigt wird, um eine Einheit der Masse einer Substanz um ein Grad zu erwärmen. Im Falle von Zink beträgt seine Schmelzhitze 114.1 KJ / kg.
Um die Ausscheidungswärme bei der Aushärtung von Zink zu berechnen, müssen Sie seine Masse mit der Schmelzwärme und der spezifischen Wärmekapazität multiplizieren. In unserem Fall wird es so aussehen: 2 kg * 114.1 KJ / kg. Somit wird beim Aushärten von 2 kg Zink 228.2 KJ Wärme freigesetzt.
Die Menge der freigesetzten Wärme beim Aushärten von 2 kg Zink
Zum Aushärten von Zink muss es auf eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt abgekühlt werden. Während des Aushärtungsprozesses wird Wärme freigesetzt, da der Übergang vom flüssigen zum festen Zustand von der Freisetzung von Energie begleitet wird.
Die Menge der freigesetzten Wärme beim Aushärten von 2 kg Zink kann anhand der spezifischen Wärmekapazität und der Temperaturdifferenz berechnet werden. Die spezifische Wärmekapazität von Zink beträgt etwa 0,39 J / (g * ° C· und der Schmelzpunkt beträgt etwa 419 ° C.
Die Formel zur Berechnung der Menge der freigesetzten Wärme Q kann wie folgt dargestellt werden:
- Q - die Menge der freigesetzten Wärme (in Schuppen);
- m - die Masse von Zink (in Kilogramm);
- c - die spezifische Wärmekapazität von Zink (in J/(g ·°C));
- ΔT ist die Temperaturdifferenz (in °C) zwischen dem Anfangszustand des Zinks (Schmelzpunkt) und dem Endzustand (Aushärtungstemperatur).
Wenn wir diese Formel auf 2 kg Zink anwenden, berechnen wir die Menge der freigesetzten Wärme, wenn diese Menge an Metall ausgehärtet wird.
Anmerkung: in diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die Aushärtung bei einer Schmelztemperatur von Zink (419 ° C) und einer weiteren Abkühlung erfolgt.
Schmelzpunkt und Aushärtungstemperatur von Zink
Wenn die Temperatur sinkt, beginnt sich das Zink zu verhärten und wird aus dem flüssigen Zustand in einen festen Zustand umgewandelt. Die Aushärtungstemperatur von Zink ist ungefähr gleich seinem Schmelzpunkt.
Bei einer Aushärtung von 2 kg Zink bei seinem Schmelzpunkt wird eine bestimmte Menge an Wärme freigesetzt. Dabei wird überschüssige Wärme in die Umgebung abgegeben, was zu einem Anstieg der Umgebungstemperatur führt.
Um die Menge der freigesetzten Wärme zu berechnen, wenn eine bestimmte Menge an Zink ausgehärtet wird, müssen daher die Differenz zwischen der Anfangstemperatur und dem Schmelzpunkt sowie die spezifische Wärmekapazität von Zink berücksichtigt werden.
Gewicht und Menge der Zinksubstanz
Die Zinkmasse wird normalerweise in Kilogramm (kg) oder Gramm (g) gemessen. In diesem Fall wird das Gewicht der Zinksubstanz in Höhe von 2 kg berücksichtigt.
Die Menge an Zinksubstanz kann mit einer Formel berechnet werden:
Menge der Substanz = Masse / Molmasse
Die Molmasse von Zink beträgt ungefähr 65,38 g / mol.
Daher kann die Menge an Zinksubstanz wie folgt berechnet werden:
Menge der Substanz = 2 kg / 65,38 g/Mol
Basierend auf dieser Menge an Zinksubstanz können Sie dann die Menge an Wärme berechnen, die während der Aushärtung freigesetzt wird.
| Gewicht von Zink (kg) | Die Molmasse von Zink (g/Mol) | Menge der Zinksubstanz (Mol) |
|---|---|---|
| 2 | 65,38 | 0,0306 |
Wärmeerzeugung beim Aushärten von Zink
Beim Abkühlen beginnt sich das Zink jedoch zu verhärten und geht in einen festen Zustand über. Bei der Aushärtung von Zink wird eine bestimmte Menge an Wärme freigesetzt. Um die Menge der freigesetzten Wärme zu berechnen, müssen Wärmeaustauschgleichungen verwendet werden.
Lassen Sie 2 kg Zink bei seinem Schmelzpunkt von 419,53 Grad Celsius liegen. Es ist notwendig, die Menge an Wärme zu bestimmen, die während der Aushärtung von Zink freigesetzt wird.
Für die Berechnung verwenden wir die Gleichung:
Q = m * C * ΔT
- Q - die Menge der freigesetzten Wärme (in J);
- m - gewicht von Zink (in kg);
- C - spezifische Wärmekapazität von Zink (in J/kg⋅°C);
- ΔT - änderung der Zinktemperatur (in °C).
Die spezifische Wärmekapazität von Zink beträgt ungefähr 390 J/kg⋅ °C. Für festes Zink ist seine Temperatur gleich Raumtemperatur, was bedeutet, dass ΔT = 419,53 - 25 = 394,53 ° C ist.
Ersetzen wir die bekannten Werte in die Gleichung und führen die Berechnung durch:
Q = 2 * 390 * 394,53 = 154196,4 J
Somit wird beim Aushärten von 2 kg Zink, das bei seiner Schmelztemperatur eingenommen und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird, 154196,4 J Wärme freigesetzt.
Berechnung der zugewiesenen Wärmemenge
Die folgenden Faktoren müssen berücksichtigt werden, um die Menge der zugewiesenen Wärme beim Aushärten von 2 kg Zink zu berechnen:
1. Temperaturlücke: Beachten Sie, dass Zink bei einer Schmelztemperatur von etwa 419,53 ° C eingenommen wird. Die weitere Aushärtung erfolgt bei Raumtemperatur, die für 25 ° C eingenommen wird.
2. Spezifische Zinkwärmekapazität: Die spezifische Zinkwärmekapazität beträgt etwa 0,39 J/g ° C.
3. Aushärtungswärme: Um flüssiges Zink in einen festen Zustand umzuwandeln, muss die Aushärtungswärme berücksichtigt werden. Für Zink beträgt dieser Wert etwa 116 KJ / kg.
Lassen Sie uns nun die Anzahl der zugewiesenen Wärme berechnen:
| Parameter | Bedeutung |
|---|---|
| Gewicht von Zink | 2 kg |
| Temperaturlücke | 25 °C - 419,53 °C = -394,53 °C |
| Spezifische Wärmekapazität von Zink | 0,39 J/g°C |
| Die Wärme der Aushärtung von Zink | 116 KJ/kg |
Die Anzahl der zugewiesenen Wärme kann anhand der Formel berechnet werden:
Q = (m * c * ΔT) + Qotv
wobei Q die Menge der zugewiesenen Wärme ist, m die Masse von Zink ist, c die spezifische Wärmekapazität von Zink ist, ΔT die Temperaturlücke ist, Qotv - die Wärme der Aushärtung von Zink.
Ersetzen Sie die Werte in die Formel:
Q = (2 kg * 0,39 J/g°C * -394,53 °C) + 116 KJ/kg ≈ -77,14 KJ
Somit wird beim Aushärten von 2 kg Zink, das bei einem Schmelzpunkt eingenommen und weiter auf Raumtemperatur abgekühlt wird, ungefähr -77,14 KJ Wärme freigesetzt.
