Který ohřev vyžaduje více energie: vzduch nebo voda? A co voda versus kov nebo voda versus jiná kapalina jako soda?
Tyto otázky a mnoho dalších souvisí s vlastností hmoty nazývanou specifické teplo. Specifické teplo je množství tepla na jednotku hmotnosti potřebné ke zvýšení teploty látky o jeden stupeň Celsia.
K ohřevu vody je tedy zapotřebí více energie než vzduchu, protože voda a vzduch mají různé specifické teploty.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Použijte vzorec:
Q = mcΔT, také písemné Q = mc (T - t0)
najít počáteční teplotu (t0) u konkrétního problému s teplem.
Ve skutečnosti má voda jednu z nejvyšších měrných hmot ze všech „běžných“ látek: je to 4,186 joule / gram ° C. Proto je voda tak užitečná ke zmírnění teploty strojů, lidských těl a dokonce i planety.
Rovnice pro měrné teplo
Vlastnost specifického tepla můžete použít k nalezení počáteční teploty látky. Rovnice pro specifické teplo se obvykle píše:
Q = mcΔT
kde Q je množství přidané tepelné energie, m je hmotnost látky, c je specifické teplo, konstanta a ΔT znamená „změnu teploty“.
Ujistěte se, že vaše měrné jednotky odpovídají jednotkám použitým ve specifické tepelné konstantě! Například někdy může specifické teplo využívat Celsia. Jindy dostanete jednotku SI pro teplotu, což je Kelvin. V těchto případech budou jednotky pro specifické teplo buď Jouly / gram ° C, nebo Jouly / gram K. Totéž by se mohlo stát s gramy versus kilogramy pro hmotnost, nebo Jouly na Bmu pro energii. Než začnete, nezapomeňte zkontrolovat jednotky a provést všechny potřebné převody.
Použití specifického tepla k nalezení počáteční teploty
ΔT lze také psát (T - t0), nebo nová teplota látky minus její počáteční teplota. Takže další způsob, jak napsat rovnici pro specifické teplo, je:
Q = mc (T - t0)
Tato přepsaná forma rovnice tedy usnadňuje nalezení počáteční teploty. Můžete připojit všechny ostatní hodnoty, které jste dostali, a poté vyřešit pro t0.
Například: Řekněme, že přidáte 75,0 joulů energie do 2,0 gramů vody a zvýšíte její teplotu na 87 ° C. Specifické teplo vody je 4,184 J / gram ° C. Jaká byla počáteční teplota vody?
Vložte dané hodnoty do vaší rovnice:
75.o J = 2,0 g x (4,184 J / g ° C) x (87 ° C - t0).
Zjednodušit:
75.o J = 8,368 J / ° C x (87 ° C - t0).
8,96 ° C = (87 ° C - t0)
78 ° C = t0.
Specifické změny tepla a fází
Je třeba mít na paměti jednu důležitou výjimku. Rovnice specifického tepla nefunguje během fázové změny, například z kapaliny na plyn nebo z pevné látky na kapalinu. Je to proto, že veškerá extra energie, která je čerpána, se používá pro fázovou změnu, nikoli pro zvýšení teploty. Teplota tedy během tohoto období zůstává stejná, čímž se v této situaci ruší vztah mezi energií, teplotou a měrným teplem.
