Содержание
- TL; DR (слишком долго; не читал)
- Первый закон термодинамики и тепла
- Удельная теплоемкость объяснена
- Расчет поглощения тепла
- Советы по альтернативным единицам
На повседневном языке люди используют термины тепло и температура взаимозаменяемо. Однако в области термодинамики и физики оба термина имеют очень разные значения. Если вы пытаетесь рассчитать, сколько тепла поглощается чем-то, когда вы поднимаете температуру, вам нужно понять разницу между этими двумя показателями и как рассчитать одно из другого. Вы можете сделать это легко: просто умножьте теплоемкость вещества, которое вы нагреваете, на массу вещества и изменение температуры, чтобы найти поглощенное тепло.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Рассчитайте теплопоглощение по формуле:
Q = тс∆T
Q означает поглощенное тепло, м масса вещества, поглощающего тепло, с удельная теплоемкость и ΔT это изменение температуры.
Первый закон термодинамики и тепла
Первый закон термодинамики гласит, что изменение внутренней энергии вещества является суммой тепла, переданного ему, и работы, проделанной над ним (или тепла, переданного ему минус проделанная работа по Это). «Работа» - это просто слово, которое физики используют для передачи физической энергии. Например, перемешивание чашки кофе работает в жидкости внутри него, и вы работаете над объектом, когда берете его или бросаете.
Тепло является еще одной формой передачи энергии, но она происходит, когда два объекта имеют разные температуры друг к другу. Если вы положите холодную воду в кастрюлю и включите плиту, пламя нагревает кастрюлю, а горячая кастрюля нагревает воду. Это повышает температуру воды и дает ей энергию. Второй закон термодинамики гласит, что тепло течет только от более горячих предметов к более холодным, а не наоборот.
Удельная теплоемкость объяснена
Ключом к решению проблемы расчета теплопоглощения является понятие удельной теплоемкости. Разные вещества нуждаются в разном количестве энергии, которая должна быть передана им, чтобы поднять температуру, и удельная теплоемкость вещества говорит вам, сколько это. Это количество с учетом символа с и измеряется в градусах Дж / кг Цельсия. Короче говоря, теплоемкость говорит вам, сколько тепловой энергии (в джоулях) необходимо для повышения температуры 1 кг материала на 1 градус C. Удельная теплоемкость воды составляет 4181 Дж / кг градуса C, а удельная теплоемкость Теплоемкость свинца составляет 128 Дж / кг градуса С. Сразу видно, что для повышения температуры свинца требуется меньше энергии, чем для воды.
Расчет поглощения тепла
Вы можете использовать информацию в двух последних разделах вместе с одной простой формулой для расчета поглощения тепла в конкретной ситуации. Все, что вам нужно знать, это разогреваемое вещество, изменение температуры и массы вещества. Уравнение:
Q = тс∆T
Вот, Q означает тепло (что вы хотите знать), м означает массу, с означает удельную теплоемкость и ΔT это изменение температуры. Вы можете найти изменение температуры, вычитая начальную температуру из конечной температуры.
В качестве примера представьте, что температура воды повышается на 2 кг с 10 до 50 градусов Цельсия. Изменение температуры составляет ∆T = (50 - 10) градусов C = 40 градусов C. Из последней секции удельная теплоемкость воды составляет 4181 Дж / кг градуса C, поэтому уравнение дает:
Q = 2 кг × 4181 Дж / кг градус C × 40 градус C
= 334 480 Дж = 334,5 кДж
Таким образом, требуется около 334,5 тысяч джоулей (кДж) тепла, чтобы поднять температуру 2 кг воды на 40 градусов Цельсия.
Советы по альтернативным единицам
Иногда удельная теплоемкость указана в разных единицах. Например, оно может быть указано в джоулях / граммах C, калориях / граммах C или джолях / моль C. Калория - это альтернативная единица энергии (1 калория = 4,184 Дж), граммы составляют 1/1000 килограмма. и моль (сокращенный до моль) является единицей, используемой в химии. Пока вы используете последовательные единицы, формула выше будет держаться.
Например, если удельная теплоемкость приведена в градусах С в джоулях на грамм, укажите также массу вещества в граммах или, в качестве альтернативы, преобразуйте удельную теплоемкость в килограммы, умножив ее на 1000. Если теплоемкость дана в градусах Дж / моль, проще всего указать массу вещества в молях. Если теплоемкость указана в калориях / кг градусах С, ваш результат будет выражен в калориях тепла, а не в джоулях, которые вы можете затем преобразовать, если вам нужен ответ в джоулях.
Если вы встретите Кельвин как единицу измерения температуры (символ K), то при изменении температуры это точно так же, как и по Цельсию, поэтому вам не нужно ничего делать.