ما هي معادلة إيجاد درجة الحرارة الأولية؟

أيهما يتطلب المزيد من الطاقة للتسخين: الهواء أم الماء؟ ماذا عن الماء مقابل المعدن أو الماء مقابل سائل آخر مثل الصودا؟

ترتبط هذه الأسئلة والعديد من الأسئلة الأخرى بخاصية مادة تسمى الحرارة النوعية. الحرارة النوعية هي مقدار الحرارة لكل وحدة كتلة اللازمة لرفع درجة حرارة مادة ما بمقدار درجة مئوية واحدة.

لذلك فإن تسخين الماء يتطلب طاقة أكثر من الهواء لأن الماء والهواء لهما درجات حرارة مختلفة.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

استخدم الصيغة:

س = mcΔT، مكتوبة أيضًا Q = mc (T - t₀)

للعثور على درجة الحرارة الأولية (ر₀) في مشكلة حرارة معينة.

في الواقع ، يحتوي الماء على واحدة من أعلى درجات الحرارة المحددة لأي مادة "شائعة": إنها 4.186 جول / جرام درجة مئوية. هذا هو السبب في أن الماء مفيد جدًا في تعديل درجة حرارة الآلات والأجسام البشرية وحتى الكوكب.

يمكنك استخدام خاصية الحرارة النوعية لإيجاد درجة الحرارة الأولية للمادة. عادة ما تتم كتابة معادلة الحرارة النوعية:

س = mcΔT

حيث Q هي مقدار الطاقة الحرارية المضافة ، و m كتلة المادة ، و c حرارة نوعية ، وثابت ، و ΔT تعني "تغير في درجة الحرارة".

تأكد من أن وحدات القياس الخاصة بك تتطابق مع الوحدات المستخدمة في ثابت الحرارة المحدد! على سبيل المثال ، قد تستخدم الحرارة النوعية في بعض الأحيان درجة مئوية. في أوقات أخرى ، ستحصل على وحدة SI لدرجة الحرارة ، وهي كلفن. في هذه الحالات ، ستكون وحدات الحرارة النوعية إما جول / جرام درجة مئوية أو جول / جرام ك. يمكن أن يحدث الشيء نفسه مع الجرامات مقابل الكيلوجرامات للكتلة ، أو الجول إلى Bmu للطاقة. تأكد من التحقق من الوحدات وإجراء أي تحويلات مطلوبة قبل البدء.

يمكن أيضًا كتابة ΔT (T - t₀) ، أو درجة الحرارة الجديدة للمادة مطروحًا منها درجة حرارتها الأولية. هناك طريقة أخرى لكتابة معادلة الحرارة النوعية وهي:

Q = mc (T - t₀)

لذا فإن هذه الصيغة المعاد كتابتها من المعادلة تجعل من السهل إيجاد درجة الحرارة الابتدائية. يمكنك التعويض بكل القيم الأخرى المعطاة ، ثم حلها من أجل t₀.

على سبيل المثال: لنفترض أنك أضفت 75.0 جول من الطاقة إلى 2.0 جرام من الماء ، لترفع درجة حرارته إلى 87 درجة مئوية. تبلغ الحرارة النوعية للمياه 4.184 جول / جرام درجة مئوية. كم كانت درجة الحرارة الأولية للماء؟

عوض بالقيم المعطاة في المعادلة:

75.o J = 2.0 جم × (4.184 جول / جم درجة مئوية) × (87 درجة مئوية - طن₀).

تبسيط:

75.o J = 8.368 J / درجة مئوية × (87 درجة مئوية - t₀).

8.96 درجة مئوية = (87 درجة مئوية - طن₀)

78 درجة مئوية = ر₀.

هناك استثناء واحد مهم يجب مراعاته. لا تعمل معادلة الحرارة المحددة أثناء تغيير الطور ، على سبيل المثال ، من سائل إلى غاز أو صلب إلى سائل. هذا لأن كل الطاقة الإضافية التي يتم ضخها يتم استخدامها لتغيير المرحلة ، وليس لزيادة درجة الحرارة. لذلك تظل درجة الحرارة ثابتة خلال تلك الفترة ، مما يلغي العلاقة بين الطاقة ودرجة الحرارة والحرارة النوعية في تلك الحالة.