Hvilket tager mere energi at varme op: luft eller vand? Hvad med vand versus metal eller vand versus en anden væske som sodavand?
Disse spørgsmål og mange andre er relateret til en egenskab af stof kaldet specifik varme. Specifik varme er den mængde varme pr. Masseenhed, der er nødvendig for at hæve et stofs temperatur med en grad Celsius.
Så det tager mere energi at opvarme vand end luft, fordi vand og luft har forskellige specifikke varmer.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Brug formlen:
Q = mcΔT, også skrevet Q = mc (T - t0)
for at finde den indledende temperatur (t0) i et specifikt varmeproblem.
Faktisk har vand en af de højeste specifikke opvarmninger af ethvert "almindeligt" stof: Det er 4,166 joule / gram ° C. Derfor er vand så nyttigt til at moderere temperaturen på maskiner, menneskelige kroppe og endda planeten.
Ligning for specifik varme
Du kan bruge egenskaben til specifik varme til at finde et stofs indledende temperatur. Ligningen for specifik varme er normalt skrevet:
Q = mcΔT
hvor Q er mængden af tilsat varmeenergi, m er stoffets masse, c er specifik varme, en konstant, og AT betyder "temperaturændring."
Sørg for, at dine måleenheder matcher de enheder, der bruges i den specifikke varmekonstant! For eksempel kan den specifikke varme undertiden bruge Celsius. Andre gange får du SI-enheden til temperatur, som er Kelvin. I disse tilfælde vil enhederne til specifik varme enten være Joule / gram ° C eller ellers Joule / gram K. Det samme kunne ske med gram versus kilogram for massen eller Joule til Bmu for energi. Sørg for at kontrollere enhederne og foretage de nødvendige konverteringer, før du kommer i gang.
Brug af specifik varme til at finde starttemperatur
ΔT kan også skrives (T - t0) eller et stofs nye temperatur minus dets oprindelige temperatur. Så en anden måde at skrive ligningen for specifik varme på er:
Q = mc (T - t0)
Så denne omskrevne form af ligningen gør det let at finde starttemperatur. Du kan tilslutte alle de andre værdier, du får, og derefter løse for t0.
For eksempel: Sig, at du tilføjer 75,0 Joule energi til 2,0 gram vand og hæver temperaturen til 87 ° C. Vandets specifikke varme er 4.184 Joule / gram ° C. Hvad var vandets oprindelige temperatur?
Sæt de givne værdier i din ligning:
75.o J = 2,0 g x (4,184 J / g ° C) x (87 ° C - t0).
Forenkle:
75.o J = 8,368 J / ° C x (87 ° C - t0).
8,96 ° C = (87 ° C - t0)
78 ° C = t0.
Specifikke varme- og faseændringer
Der er en vigtig undtagelse at huske på. Den specifikke varmeligning fungerer ikke under en faseændring, for eksempel fra en væske til en gas eller et fast stof til en væske. Det skyldes, at al den ekstra energi, der pumpes ind, bruges til faseændringen, ikke til at øge temperaturen. Så temperaturen forbliver flad i denne periode og smider forholdet mellem energi, temperatur og specifik varme i den situation.