Ciepło molowe

Ciepło molowe C jest to ilość ciepła potrzebna do ogrzania jednego mola substancji o jeden stopień temperatury (1 K lub 1°C).

Aby obliczyć ciepło molowe stosujemy wzór:

$c_w=\frac{Q}{m\cdot \Delta T}$

gdzie:

C - ciepło molowe,
Q - ilość ciepła dostarczanego do układu (ciała),
n - liczność materii, czyli ilość substancji w molach,
ΔT - przyrost temperatury.

Jednostką ciepła molowego jest J/(mol·K).

Cechą charakterystyczną ciepła molowego jest fakt, że zawsze odnosi się do ilości substancji zawierającej taką samą liczbę molekuł, równą liczbie Avogadra (N_A=6,023·10²³ 1/mol).

Ciepło molowe zależy od tego, czy ciepło dostarcza się do układu przy stałym ciśnieniu (C_p), czy też w stałej objętości (C_V). Dla gazów różnica ta jest zwykle duża, a dla gazu doskonałego prawdziwa jest zależność:

C_p-C_V=R

gdzie:

R - stała gazowa równa około 8,31446 J/(mol·K).

Poziom zaawansowany

Wzór na ciepło molowe w zapisie różniczkowym:

$c_w=\frac{1}{m}(\frac{dQ}{dT})$

Wzór przedstawiony na początku artykułu jest prawdziwy, gdy C nie zależy od temperatury.

Ciepło molowe gazu

Na podstawie kinetycznej teorii gazu wiemy zgodnie z zasadą ekwipartycji energii wiemy, że dla każdego stopnia swobody energia kinetyczna jest równa:

Energia wewnętrzna 1 mola gazu jest równa:

a ciepła molowe:

$C_V=\frac{i}{2}R\\ C_p=\frac{i+2}{2}R$

gdzie i - liczba stopni swobody.

Zatem:

dla gazu jednoatomowego C_v=3/2R i C_p=5/2R,
dla gazu dwuatomowego C_v=5/2R i C_p=7/2R.

Związek między ciepłem molowym a ciepłem właściwym

Pomiędzy ciepłem molowym a ciepłem właściwym zachodzi następująca zależność:

C=M·c_w

gdzie M oznacza masę 1 mola substancji (masę molową).

Tablice

Poniższe tablice zawierają wartości ciepła molowego dla wybranych substancji w warunkach normalnych.

Ciepło właściwe substancji stałych

Substancja	Ciepło molowe C_p [J/(mol·K)]
aluminium	24,34
miedź	24,52
ołów	26,44
złoto	25,23

Ciepło właściwe gazów

Substancja	Ciepło molowe C_p [J/(mol·K)]	Ciepło molowe C_V [J/(mol·K)]
hel	20,9	12,8
argon	20,8	12,7
wodór cząsteczkowy	20,8	20,5
tlen cząsteczkowy	29,4	27
azot	29,1	20,8

Ciekawostki

Ciepło molowe wody o temperaturze nieco powyżej 0°C jest około 2 razy większe niż ciepło molowe wody o temperaturze 100°C.

Mol

Jeden mol zawiera dokładnie 6,022 140 76×1023 obiektów elementarnych. Liczba ta jest ustaloną wartością liczbową stałej Avogadra NA wyrażonej w jednostce mol-1 i jest nazywana liczbą Avogadra.

Ciepło

Ciepło Q jest to sposób przekazywania energii do układu termodynamicznego, w wyniku czego zmienia się jego energia wewnętrzna i zmiana ta nie jest wywołana przez pracę sił zewnętrznych.

Ciepło właściwe

Ciepło właściwe jest to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 kg masy ciała o jedną jednostkę temperatury (1 K lub 1°C).