Зміст
- TL; DR (Занадто довго; Не читав)
- Рівняння для питомої теплоти
- Використання специфічного тепла для пошуку початкової температури
- Конкретні зміни тепла та фази
На що потрібно більше енергії для нагрівання: повітря чи вода? Як щодо води проти металу або води проти іншої рідини, як сода?
Ці питання та багато інших пов'язані із властивістю речовини, яка називається специфічним теплом. Питома теплоємність - це кількість тепла на одиницю маси, необхідна для підвищення температури речовин на один градус Цельсія.
Таким чином, для нагрівання води потрібно більше енергії, ніж повітря, оскільки вода та повітря мають різне специфічне нагрівання.
TL; DR (Занадто довго; Не читав)
Використовуйте формулу:
Q = mcΔT, також написано Q = mc (T - t0)
знайти початкову температуру (t0) у конкретній проблемі з теплом.
Насправді вода має одне з найвищих специфічних нагрівань будь-якої «звичайної» речовини: її 4,186 джоуль / грам ° C. Ось чому вода настільки корисна для зменшення температури машин, людських тіл і навіть планети.
Рівняння для питомої теплоти
Ви можете використовувати властивість конкретного тепла, щоб знайти початкову температуру речовин. Зазвичай пише рівняння для питомої теплоти:
Q = mcΔT
де Q - кількість доданої теплової енергії, m - маса речовин, c - питома теплота, константа, а ΔT означає "зміна температури".
Переконайтесь, що ваші одиниці вимірювання відповідають одиницям, які використовуються у певній тепловій постійній! Наприклад, іноді специфічне тепло може використовувати Цельсій. В іншому випадку ви отримаєте одиницю SI для температури, яка є Кельвіном. У цих випадках одиницями питомої теплоти будуть або джоулі / грам ° С, або ж джоулі / грам К. Те ж саме може статися з грам проти кілограмів на масу, або джоулів до Бму за енергію. Не забудьте перевірити одиниці та здійснити будь-які перетворення, необхідні перед початком роботи.
Використання специфічного тепла для пошуку початкової температури
ΔT також можна записати (T - t0), або нової температури речовини за вирахуванням початкової температури. Отже, ще один спосіб написати рівняння для питомої теплоти:
Q = mc (T - t0)
Таким чином, переписана форма рівняння спрощує пошук початкової температури. Ви можете підключити всі інші значення, які ви дали, а потім вирішити для t0.
Наприклад: Скажіть, ви додаєте 75,0 джоулів енергії до 2,0 грамів води, підвищуючи її температуру до 87 ° С. Питома теплоємність води 4,184 Джоулів / грам ° C. Якою була початкова температура води?
Підключіть задані значення до рівняння:
75.o J = 2,0 g x (4,184 Дж / г ° C) x (87 ° C - t0).
Спростіть:
75.o J = 8,368 Дж / ° C x (87 ° C - t0).
8,96 ° C = (87 ° C - t0)
78 ° С = т0.
Конкретні зміни тепла та фази
Це один важливий виняток, який потрібно пам’ятати. Питоме рівняння тепла не працює під час зміни фази, наприклад, від рідини до газу або твердої речовини до рідини. Це тому, що вся додаткова енергія, яка закачується, використовується для зміни фази, а не для підвищення температури. Тож температура залишається рівною в цей період, викидаючи залежність між енергією, температурою та питомою теплотою в цій ситуації.