Съдържание
- TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
- Уравнение за специфична топлина
- Използване на специфична топлина за намиране на начална температура
- Специфични промени в топлината и фазите
Кое отнема повече енергия за загряване: въздух или вода? Какво ще кажете за вода срещу метал или вода срещу друга течност като сода?
Тези въпроси и много други са свързани със свойство на материята, наречено специфична топлина. Специфичната топлина е количеството топлина на единица маса, необходимо за повишаване на температурата на веществата с един градус по Целзий.
Затова е необходима повече енергия за загряване на вода, отколкото въздух, защото водата и въздухът имат различни специфични топлини.
TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
Използвайте формулата:
Q = mcΔT, също написано Q = mc (T - t0)
за намиране на началната температура (t0) при специфичен проблем с топлината.
Всъщност водата има една от най-високите специфични нагревания на всяко „общо“ вещество: Нейната 4.186 джоула / грам ° C. Ето защо водата е толкова полезна за намаляване на температурата на машините, човешките тела и дори на планетата.
Уравнение за специфична топлина
Можете да използвате свойството на специфична топлина, за да намерите начална температура на веществата. Уравнението за специфична топлина обикновено се пише:
Q = mcΔT
където Q е количеството добавена топлинна енергия, m е масата на веществата, c е специфична топлина, константа и ΔT означава "промяна в температурата".
Уверете се, че мерните ви единици съвпадат с мерните единици, използвани в конкретната топлинна константа! Например, понякога специфичната топлина може да използва Целзий. Друг път ще получите единицата SI за температура, която е Келвин. В тези случаи единиците за специфична топлина ще бъдат или джоули / грам ° С, или иначе джаули / грам К. Същото може да се случи с грамове срещу килограми за масата, или джоули до Бму за енергия. Не забравяйте да проверите единиците и да извършите необходимите преобразувания, преди да започнете.
Използване на специфична топлина за намиране на начална температура
ΔT също може да се напише (T - t0) или вещество с нова температура минус първоначалната му температура. Така че друг начин да се напише уравнението за специфична топлина е:
Q = mc (T - t0)
Така че тази пренаписана форма на уравнението улеснява намирането на начална температура. Можете да включите всички други стойности, които сте дали, след което да решите за t0.
Например: Кажете, че добавяте 75,0 джаула енергия към 2,0 грама вода, повишавайки температурата й до 87 ° C. Специфичната топлина за водите е 4,184 Джоули / грам ° C. Каква беше началната температура на водата?
Включете дадените стойности във вашето уравнение:
75.o J = 2,0 g x (4,184 J / g ° C) x (87 ° C - t0).
Опростете:
75.o J = 8,368 J / ° C x (87 ° C - t0).
8,96 ° C = (87 ° C - t0)
78 ° С = t0.
Специфични промени в топлината и фазите
Има едно важно изключение, което трябва да имате предвид. Специфичното топлинно уравнение не работи по време на смяна на фазата, например от течност в газ или твърдо в течност. Това е така, защото цялата допълнителна енергия, която се изпомпва, се използва за промяна на фазата, а не за повишаване на температурата. Така температурата остава равна през този период, като изхвърля връзката между енергия, температура и специфична топлина в тази ситуация.