Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Εξίσωση για συγκεκριμένη θερμότητα
- Χρησιμοποιώντας συγκεκριμένη θερμότητα για να βρείτε την αρχική θερμοκρασία
- Ειδικές αλλαγές θερμότητας και φάσης
Ποια ενέργεια καταναλώνει περισσότερη ενέργεια: τον αέρα ή το νερό; Τι συμβαίνει με το νερό σε σχέση με το μέταλλο ή το νερό σε σχέση με ένα άλλο υγρό όπως σόδα;
Αυτά τα ερωτήματα και πολλά άλλα σχετίζονται με μια ιδιότητα της ύλης που ονομάζεται ειδική θερμότητα. Ειδική θερμότητα είναι η ποσότητα θερμότητας ανά μονάδα μάζας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας των ουσιών κατά ένα βαθμό Κελσίου.
Έτσι χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για τη θέρμανση του νερού από τον αέρα, επειδή το νερό και ο αέρας έχουν διαφορετικές ειδικές θερμότητες.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Χρησιμοποιήστε τον τύπο:
Q = mcΔT, επίσης γραμμένο Q = mc (Τ - τ0)
για να βρεθεί η αρχική θερμοκρασία (t0) σε ένα συγκεκριμένο πρόβλημα θερμότητας.
Στην πραγματικότητα, το νερό έχει μία από τις υψηλότερες ειδικές θερμότητες οποιασδήποτε "κοινής" ουσίας: 4.186 Joule / γραμμάρια. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το νερό είναι τόσο χρήσιμο για τον μετριασμό της θερμοκρασίας των μηχανημάτων, των ανθρώπινων σωμάτων και ακόμη και του πλανήτη.
Εξίσωση για συγκεκριμένη θερμότητα
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την ιδιότητα συγκεκριμένης θερμότητας για να βρείτε μια αρχική θερμοκρασία ουσιών. Η εξίσωση για συγκεκριμένη θερμότητα συνήθως γράφεται:
Q = mcΔT
όπου Q είναι η ποσότητα θερμικής προστιθέμενης ενέργειας, m είναι η μάζα των ουσιών, γ είναι ειδική θερμότητα, μία σταθερά και ΔΤ σημαίνει "αλλαγή θερμοκρασίας".
Βεβαιωθείτε ότι οι μονάδες μέτρησης ταιριάζουν με τις μονάδες που χρησιμοποιούνται στη συγκεκριμένη σταθερά θερμότητας! Για παράδειγμα, μερικές φορές η συγκεκριμένη θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιεί Κελσίου. Άλλες φορές, θα έχετε τη μονάδα SI για τη θερμοκρασία, η οποία είναι ο Κέλβιν. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι μονάδες για συγκεκριμένη θερμότητα θα είναι είτε Joules / gram ° C ή και άλλα Joules / gram K. Το ίδιο θα μπορούσε να συμβεί με γραμμάρια έναντι χιλιογράμμων για τη μάζα ή Joules με Bmu για ενέργεια. Φροντίστε να ελέγξετε τις μονάδες και να κάνετε τις απαραίτητες μετατροπές πριν ξεκινήσετε.
Χρησιμοποιώντας συγκεκριμένη θερμότητα για να βρείτε την αρχική θερμοκρασία
ΔT μπορεί επίσης να γραφτεί (T - t0), ή μια ουσία νέα θερμοκρασία μείον την αρχική της θερμοκρασία. Έτσι ένας άλλος τρόπος να γράψουμε την εξίσωση για συγκεκριμένη θερμότητα είναι:
Q = mc (Τ - τ0)
Έτσι αυτή η ξαναγραφημένη μορφή της εξίσωσης κάνει εύκολη την εύρεση της αρχικής θερμοκρασίας. Μπορείτε να συνδέσετε όλες τις άλλες τιμές που δώσατε και στη συνέχεια να λύσετε το t0.
Για παράδειγμα: Πείτε ότι προσθέτετε 75,0 Joules ενέργειας σε 2,0 γραμμάρια νερού, αυξάνοντας τη θερμοκρασία του σε 87 ° C. Η ειδική θερμότητα νερού είναι 4.184 Joules / gram ° C. Ποια ήταν η αρχική θερμοκρασία του νερού;
Συνδέστε τις δεδομένες τιμές με την εξίσωση σας:
75 ° Ο J = 2,0 g χ (4,184 J / g ° C) χ (87 ° C - t0).
Απλοποιώ:
75 ° Ο J = 8,368 J / ° C χ (87 ° C - t0).
8,96 ° C = (87 ° C - t0)
78 ° C = t0.
Ειδικές αλλαγές θερμότητας και φάσης
Υπάρχει μια σημαντική εξαίρεση που πρέπει να θυμάστε. Η συγκεκριμένη εξίσωση θερμότητας δεν λειτουργεί κατά τη διάρκεια μιας αλλαγής φάσης, για παράδειγμα, από ένα υγρό σε ένα αέριο ή ένα στερεό σε ένα υγρό. Αυτό επειδή όλη η επιπλέον ενέργεια που αντλείται χρησιμοποιείται για τη φάση αλλαγής, όχι για την αύξηση της θερμοκρασίας. Έτσι, η θερμοκρασία παραμένει επίπεδη κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, απορρίπτοντας τη σχέση μεταξύ ενέργειας, θερμοκρασίας και συγκεκριμένης θερμότητας σε αυτή την κατάσταση.