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 веществото с един градус по Целзий.
Така че е необходима повече енергия за нагряване на водата, отколкото въздух, тъй като водата и въздухът имат различни специфични топлини.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Използвайте формулата:
Q = mcΔT, също написано Q = mc (T - t0)
за да се намери началната температура (t0) при специфичен проблем с топлината.
В действителност, водата има една от най-високите специфични топлини от всяко „общо“ вещество: Тя е 4.186 джаула / грам ° C. Ето защо водата е толкова полезна за регулиране на температурата на машините, човешките тела и дори на планетата.
Уравнение за специфична топлина
Можете да използвате свойството на специфична топлина, за да намерите началната температура на веществото. Уравнението за специфична топлина обикновено се записва:
Q = mcΔT
където Q е количеството добавена топлинна енергия, m е масата на веществото, c е специфична топлина, константа и ΔT означава „промяна в температурата“.
Уверете се, че мерните ви единици съвпадат с мерните единици, използвани в специфичната топлинна константа! Например, понякога специфичната топлина може да използва Целзий. Друг път ще получите SI единица за температура, която е Келвин. В тези случаи единиците за специфична топлина ще бъдат или джаули / грам ° C, или джаули / грам К. Същото може да се случи с грамове спрямо килограми за масата или с Джоули за Bmu за енергия. Не забравяйте да проверите мерните единици и да направите необходимите преобразувания, преди да започнете.
Използване на специфична топлина за намиране на начална температура
ΔT също може да се запише (T - t0), или новата температура на веществото минус първоначалната му температура. Така че друг начин за писане на уравнението за специфична топлина е:
Q = mc (T - t0)
Така че тази пренаписана форма на уравнението улеснява намирането на началната температура. Можете да включите всички останали стойности, които сте получили, след което да решите за t0.
Например: Да кажем, че добавяте 75,0 джаула енергия към 2,0 грама вода, повишавайки нейната температура до 87 ° C. Специфичната топлина на водата е 4.184 джаула / грам ° C. Каква беше първоначалната 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. Уравнението за специфична топлина не работи по време на фазова промяна, например от течност в газ или твърдо вещество 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 че температурата остава равна през този период, изхвърляйки връзката между енергия, температура и специфична топлина в тази ситуация.