Mikä on yhtälö alkuperäisen lämpötilan löytämiseksi?

Sisältö

• TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
• Yhtälö ominaislämpöä varten
• Erityisen lämmön käyttäminen alkuperäisen lämpötilan löytämiseksi
• Erityiset lämpö- ja vaihemuutokset

Mikä vie enemmän energiaa lämmitykseen: ilma tai vesi? Entä vesi verrattuna metalliin tai vesi verrattuna muuhun nesteeseen, kuten sooda?

Nämä ja monet muut kysymykset liittyvät aineen ominaisuuteen, jota kutsutaan erityiseksi lämpöksi. Ominaislämpö on lämmön määrä massayksikköä kohti, jota tarvitaan aineen lämpötilan nostamiseen yhdellä celsiusasteella.

Joten veden lämmittäminen vie enemmän energiaa kuin ilma, koska vedellä ja ilmalla on erilaiset erityiset lämmittimet.

TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)

Käytä kaavaa:

Q = mcΔT, myös kirjoitettu Q = mc (T - t₀)

alkuperäisen lämpötilan löytämiseksi (t₀) tietyssä lämpöongelmassa.

Itse asiassa vedessä on yksi "tavallisten" aineiden korkeimmista ominaislämpöistä: sen 4,186 joulea / gramma ° C. Siksi vesi on niin hyödyllinen koneiden, ihmiskehojen ja jopa planeetan lämpötilan säätämisessä.

Yhtälö ominaislämpöä varten

Voit käyttää tietyn lämmön ominaisuutta löytääksesi aineen alkulämpötilan. Erityisen lämmön yhtälö kirjoitetaan yleensä:

Q = mcΔT

missä Q on lisätyn lämpöenergian määrä, m on aineiden massa, c on ominaislämpö, ​​vakio ja ΔT tarkoittaa "lämpötilan muutosta".

Varmista, että mittayksikkösi vastaavat tiettyyn lämpövakioon käytettyjä yksiköitä! Esimerkiksi joskus tietty lämpö voi käyttää Celsiusta. Muutoin saat lämpötilan SI-yksikön, joka on Kelvin. Näissä tapauksissa ominaislämmön yksiköt ovat joko Joules / gramma C tai muuten Joules / gramma K. Sama voi tapahtua grammoina verrattuna kilogrammoihin massaa kohti tai Jouleina Bmu: aan energiaa. Muista tarkistaa yksiköt ja tehdä tarvittavat muunnokset ennen aloittamista.

Erityisen lämmön käyttäminen alkuperäisen lämpötilan löytämiseksi

ΔT voidaan myös kirjoittaa (T - t₀) tai aineen uusi lämpötila vähennettynä sen alkuperäislämpötilalla. Joten toinen tapa kirjoittaa yhtälö tiettyä lämpöä varten on:

Q = mc (T - t₀)

Joten tämä uudelleen kirjoitettu muoto yhtälöstä tekee alkuperäisen lämpötilan löytämisen helpoksi. Voit kytkeä kaikki muut antamasi arvot ja ratkaista sitten t: lle₀.

Esimerkiksi: Oletetaan, että lisäät 75,0 joulea energiaa 2,0 grammaan vettä nostaen sen lämpötilan 87 ° C: seen. Vesien ominaislämpö on 4,184 Joules / gramma C. Mikä oli veden alkulämpötila?

Kytke annetut arvot yhtälöön:

75.o J = 2,0 g x (4,144 J / g ° C) x (87 ° C - t₀).

Yksinkertaistaa:

75.o J = 8,368 J / ° C x (87 ° C - t₀).

8,96 ° C = (87 ° C - t₀)

78 ° C = t₀.

Erityiset lämpö- ja vaihemuutokset

Theres yksi tärkeä poikkeus pitää mielessä. Erityinen lämpöyhtälö ei toimi vaihemuutoksen aikana esimerkiksi nesteestä kaasuksi tai kiinteästä nesteeksi. Se, että kaikkia pumppaamia ylimääräisiä energiaa käytetään vaiheiden vaihtamiseen, ei lämpötilan nostamiseen. Joten lämpötila pysyy tasaisena kyseisenä ajanjaksona, poistaen energian, lämpötilan ja ominaislämmön välisen suhteen tässä tilanteessa.