Sådan beregnes varmeabsorption

I det daglige sprog bruger folk begreberne varme og temperatur om hinanden. Inden for termodynamik og fysik mere bredt har de to udtryk dog meget forskellige betydninger. Hvis du prøver at beregne, hvor meget varme der absorberes af noget, når du hæver temperaturen, skal du forstå forskellen mellem de to og hvordan man beregner den ene fra den anden. Du kan gøre dette let: Multiplicer blot varmekapaciteten på det stof, du opvarmes med stoffets masse og temperaturændringen for at finde den absorberede varme.

TL; DR (for lang; Har ikke læst)

Beregn varmeabsorption ved hjælp af formlen:

Q = mc∆T

Q betyder den absorberede varme m er massen af ​​stoffet, der absorberer varme, c er den specifikke varmekapacitet og ∆Ter temperaturændringen.

Den første lov om termodynamik siger, at ændringen i et indre indre energi er summen af ​​den varme, der overføres til det, og det arbejde, der er udført på det (eller varmen, der overføres til det minus det udførte arbejde

Varme er en anden form for energioverførsel, men det er en, der finder sted, når to objekter har forskellige temperaturer i forhold til hinanden. Hvis du lægger koldt vand i en gryde og tænder for ovnen, varmer flammerne gryden, og den varme gryde opvarmer vandet. Dette hæver vandets temperatur og giver det energi. Den anden lov om termodynamik dikterer, at varmen kun strømmer fra varmere genstande til koldere, ikke omvendt.

Nøglen til at løse problemet med beregning af varmeabsorption er begrebet specifik varmekapacitet. Forskellige stoffer har brug for forskellige mængder energi, der skal overføres til dem for at hæve temperaturen, og stoffets specifikke varmekapacitet fortæller dig, hvor meget det er. Dette er en mængde givet symbolet c og målt i joule / kg grad Celsius. Kort sagt fortæller varmekapaciteten dig, hvor meget varmeenergi (i joule) der er brug for for at hæve temperaturen på 1 kg af et materiale med 1 grad C. Den specifikke varmekapacitet for vand er 4.181 J / kg grad C, og den specifikke varmekapacitet for bly er 128 J / kg grad C. Dette fortæller dig med et øjeblik, at det tager mindre energi at øge temperaturen på bly, end det gør vand.

Du kan bruge oplysningerne i de sidste to afsnit sammen med en simpel formel til at beregne varmeabsorptionen i en bestemt situation. Alt hvad du behøver at vide er det stof, der opvarmes, ændringen i temperatur og stoffets masse. Ligningen er:

Q = mc∆T

Her, Q betyder varme (hvad du vil vide), m betyder masse, c betyder den specifikke varmekapacitet og ∆Ter temperaturændringen. Du kan finde temperaturændringen ved at trække starttemperaturen fra den endelige temperatur.

Forestil dig som et eksempel at øge temperaturen på 2 kg vand fra 10 grader C til 50 grader C. Ændringen i temperatur er ∆T= (50 - 10) grader C = 40 grader C. Fra det sidste afsnit er vandets specifikke varmekapacitet 4.181 J / kg grad C, så ligningen giver:

Q = 2 kg × 4181 J / kg grad C × 40 grader C

= 334.480 J = 334,5 kJ

Så det tager cirka 334,5 tusind joule (kJ) varme at hæve temperaturen på 2 kg vand med 40 grader C.

Nogle gange er specifikke varmekapaciteter angivet i forskellige enheder. For eksempel kan det citeres i joule / gram grader C, kalorier / gram grader C eller joule / mol grader C. En kalorie er en alternativ enhed (1 kalorie = 4,184 joule), gram er 1/1000 af et kilogram, og en mol (forkortet til mol) er en enhed, der anvendes i kemi. Så længe du bruger ensartede enheder, holder formlen ovenfor.

For eksempel, hvis den specifikke varme er angivet i joule / gram grad C, skal du citere massen af ​​stoffet i gram også, eller alternativt konvertere den specifikke varmekapacitet til kg ved at gange den med 1,000. Hvis varmekapaciteten er angivet i joule / mol grad C, er det også nemmest at citere massen af ​​stoffet i mol. Hvis varmekapaciteten er angivet i kalorier / kg grad C, bliver resultatet i kalorier af varme i stedet for joule, som du kan konvertere bagefter, hvis du har brug for svaret i joule.

Hvis du støder på Kelvin som en enhed for temperatur (symbol K), for temperaturændringer er dette nøjagtigt det samme som Celsius, så du behøver ikke rigtig gøre noget.