Содержание
- TL; DR (слишком долго; не читал)
- Уравнение для удельной теплоемкости
- Использование удельной теплоемкости для определения начальной температуры
- Удельная теплоемкость и фазовые изменения
Для чего требуется больше энергии, чтобы нагреться: воздух или вода? Как насчет воды против металла или воды против другой жидкости, такой как сода?
Эти и многие другие вопросы связаны со свойством вещества, называемым удельной теплоемкостью. Удельная теплоемкость - это количество тепла на единицу массы, необходимое для повышения температуры вещества на один градус Цельсия.
Таким образом, для нагрева воды требуется больше энергии, чем для воздуха, потому что вода и воздух имеют разную удельную теплоемкость.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Используйте формулу:
Q = mcΔTтакже написано Q = mc (T - t0)
найти начальную температуру (т0) в конкретной проблеме тепла.
На самом деле, вода обладает одним из самых высоких удельных значений тепла для любого «обычного» вещества: ее 4,186 Дж / г ° C. Вот почему вода так полезна для снижения температуры машин, человеческих тел и даже планеты.
Уравнение для удельной теплоемкости
Вы можете использовать свойство удельной теплоемкости, чтобы найти для вещества начальную температуру. Уравнение для удельной теплоемкости обычно записывается так:
Q = mcΔT
где Q - количество добавленной тепловой энергии, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость, постоянная, а ΔT - «изменение температуры».
Удостоверьтесь, что ваши единицы измерения соответствуют единицам, используемым в постоянной удельной теплоемкости! Например, иногда удельная теплоемкость может использовать градусы Цельсия. В других случаях вы получите единицу СИ для температуры, то есть Кельвина. В этих случаях единицами измерения удельной теплоемкости будут либо Джоуль / грамм ° C, либо Джоульс / грамм K. То же самое может случиться с граммами по отношению к килограмму для массы или с Джоуля в Bmu для энергии. Обязательно проверьте единицы измерения и сделайте все необходимые преобразования перед началом работы.
Использование удельной теплоемкости для определения начальной температуры
ΔT также можно записать (T - t0), или вещество новой температуры минус его начальная температура. Итак, еще один способ написать уравнение для удельной теплоемкости:
Q = mc (T - t0)
Таким образом, эта переписанная форма уравнения позволяет легко найти начальную температуру. Вы можете подключить все остальные значения, которые вы дали, а затем решить для т0.
Например: скажем, вы добавляете 75,0 Дж энергии к 2,0 г воды, повышая ее температуру до 87 ° C. Удельная теплоемкость воды 4,184 Дж / грамм ° C. Какова была начальная температура воды?
Вставьте данные значения в ваше уравнение:
75.o J = 2,0 г х (4,184 Дж / г ° С) х (87 ° С - т0).
Упростить:
75.o J = 8,368 Дж / ° С х (87 ° С - т0).
8,96 ° C = (87 ° C - т0)
78 ° С = т0.
Удельная теплоемкость и фазовые изменения
Есть одно важное исключение, которое нужно иметь в виду. Уравнение удельной теплоты не работает во время изменения фазы, например, от жидкости к газу или твердого тела к жидкости. Это потому, что вся дополнительная энергия, которая накачивается, используется для изменения фазы, а не для повышения температуры. Таким образом, температура остается неизменной в течение этого периода, что исключает зависимость между энергией, температурой и удельной теплоемкостью в этой ситуации.