Zawartość
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Równanie ciepła właściwego
- Wykorzystanie ciepła właściwego do znalezienia temperatury początkowej
- Specyficzne zmiany ciepła i fazy
Które zużywa więcej energii do podgrzania: powietrze lub woda? Co powiesz na wodę kontra metal lub wodę kontra inny płyn jak soda?
Te i wiele innych pytań dotyczą właściwości materii zwanej ciepłem właściwym. Ciepło właściwe to ilość ciepła na jednostkę masy potrzebna do podniesienia temperatury substancji o jeden stopień Celsjusza.
Tak więc podgrzanie wody wymaga więcej energii niż powietrza, ponieważ woda i powietrze mają różne specyficzne ciepło.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Użyj wzoru:
Q = mcΔT, również napisane Q = mc (T - t0)
znaleźć temperaturę początkową (t0) w określonym problemie cieplnym.
W rzeczywistości woda ma jeden z najwyższych specyficznych temperatur dla każdej „wspólnej” substancji: jej 4.186 dżuli / gram ° C. Właśnie dlatego woda jest tak przydatna w obniżaniu temperatury maszyn, ciał ludzkich, a nawet planety.
Równanie ciepła właściwego
Możesz użyć właściwości ciepła właściwego, aby znaleźć temperaturę początkową substancji. Równanie ciepła właściwego jest zwykle zapisywane:
Q = mcΔT
gdzie Q to ilość dodanej energii cieplnej, m to masa substancji, c to ciepło właściwe, stała, a ΔT oznacza „zmianę temperatury”.
Upewnij się, że jednostki miary są zgodne z jednostkami stosowanymi w określonej stałej cieplnej! Na przykład czasami ciepło właściwe może wykorzystywać Celsjusza. Innym razem otrzymasz jednostkę SI dla temperatury, którą jest Kelvin. W takich przypadkach jednostkami ciepła właściwego będą albo dżule / gram ° C, albo dżule / gram K. To samo może się zdarzyć z gramami w porównaniu do kilogramów masy lub dżulami do Bmu dla energii. Przed rozpoczęciem sprawdź jednostki i dokonaj niezbędnych konwersji.
Wykorzystanie ciepła właściwego do znalezienia temperatury początkowej
Można również zapisać ΔT (T - t0) lub nowa temperatura substancji minus jej temperatura początkowa. Tak więc innym sposobem na zapisanie równania dla ciepła właściwego jest:
Q = mc (T - t0)
Tak więc ta przepisana forma równania ułatwia znalezienie początkowej temperatury. Możesz podłączyć wszystkie inne podane wartości, a następnie rozwiązać t0.
Na przykład: Załóżmy, że dodajesz 75,0 dżuli energii do 2,0 gramów wody, podnosząc jej temperaturę do 87 ° C. Ciepło właściwe wody wynosi 4,184 Dżule / gram ° C. Jaka była początkowa temperatura wody?
Podłącz podane wartości do równania:
775 o J = 2,0 g x (4,184 J / g ° C) x (87 ° C - t0).
Uproszczać:
75,0 o J = 8,368 J / ° C x (87 ° C - t0).
8,96 ° C = (87 ° C - t0)
78 ° C = t0.
Specyficzne zmiany ciepła i fazy
Jest jeden ważny wyjątek, o którym należy pamiętać. Równanie ciepła właściwego nie działa podczas zmiany fazy, na przykład z cieczy na gaz lub z ciała stałego na ciecz. Jest tak, ponieważ cała dodatkowa energia, która jest pompowana, jest wykorzystywana do zmiany fazy, a nie do zwiększania temperatury. Temperatura pozostaje więc płaska w tym okresie, odrzucając związek między energią, temperaturą i ciepłem właściwym w tej sytuacji.