Thermodynamik ist das Gebiet der Physik, das sich mit Temperatur-, Wärme- und letztendlich Energieübertragung befasst. Obwohl es etwas schwierig sein kann, den Gesetzen der Thermodynamik zu folgen, lautet der erste Hauptsatz der Thermodynamik eine einfache Beziehung zwischen der geleisteten Arbeit, der hinzugefügten Wärme und der Änderung der inneren Energie von a Substanz. Wenn Sie eine Temperaturänderung berechnen müssen, ist dies entweder ein einfacher Vorgang, indem Sie die alte Temperatur von der neuen subtrahieren einer oder es kann sich um den ersten Hauptsatz handeln, die als Wärme zugeführte Energiemenge und die spezifische Wärmekapazität des Stoffes in Frage.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Eine einfache Temperaturänderung wird berechnet, indem die Endtemperatur von der Anfangstemperatur abgezogen wird. Möglicherweise müssen Sie von Fahrenheit in Celsius oder umgekehrt umrechnen, was Sie mit einer Formel oder einem Online-Rechner tun können.
Wenn es um Wärmeübertragung geht, verwenden Sie diese Formel: Temperaturänderung = Q / cm, um die Temperaturänderung ab einer bestimmten zugeführten Wärmemenge zu berechnen.
Q stellt die hinzugefügte Wärme dar, c die spezifische Wärmekapazität des zu erhitzenden Stoffes ist und ich ist die Masse der Substanz, die Sie erhitzen.Was ist der Unterschied zwischen Hitze und Temperatur?
Der entscheidende Hintergrund, den Sie für eine Temperaturberechnung benötigen, ist die Differenz zwischen Wärme und Temperatur. Die Temperatur eines Stoffes ist Ihnen aus dem Alltag bekannt. Es ist die Menge, die Sie mit einem Thermometer messen. Sie wissen auch, dass die Siede- und Schmelzpunkte von Stoffen von ihrer Temperatur abhängen. In Wirklichkeit ist die Temperatur ein Maß für die innere Energie einer Substanz, aber diese Information ist nicht wichtig, um die Temperaturänderung zu berechnen.
Hitze ist etwas anders. Dies ist ein Begriff für die Übertragung von Energie durch Wärmestrahlung. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Energieänderung gleich der Summe der zugeführten Wärme und der geleisteten Arbeit ist. Mit anderen Worten, Sie können etwas mehr Energie geben, indem Sie es erwärmen (Wärme darauf übertragen) oder es physisch bewegen oder rühren (Arbeiten daran verrichten).
Einfache Änderung der Temperaturberechnungen
Die einfachste Temperaturberechnung, die Sie möglicherweise durchführen müssen, besteht darin, den Unterschied zwischen einer Start- und einer Endtemperatur zu berechnen. Das ist einfach. Sie ziehen die Endtemperatur von der Starttemperatur ab, um die Differenz zu ermitteln. Wenn also etwas bei 50 °C beginnt und bei 75 °C endet, beträgt die Temperaturänderung 75 °C – 50 °C = 25 °C. Bei Temperaturabnahmen ist das Ergebnis negativ.
Die größte Herausforderung für diese Art der Berechnung tritt auf, wenn Sie eine Temperaturumrechnung durchführen müssen. Beide Temperaturen müssen entweder Fahrenheit oder Celsius sein. Wenn Sie jeweils einen haben, konvertieren Sie einen davon. Um von Fahrenheit zu Celsius zu wechseln, subtrahieren Sie 32 vom Betrag in Fahrenheit, multiplizieren Sie das Ergebnis mit 5 und teilen Sie es dann durch 9. Um von Celsius in Fahrenheit umzurechnen, multiplizieren Sie den Betrag zuerst mit 9, dann dividieren Sie ihn durch 5 und addieren schließlich 32 zum Ergebnis. Alternativ nutzen Sie einfach einen Online-Rechner.
Berechnung der Temperaturänderung durch Wärmeübertragung
Wenn Sie ein komplizierteres Problem mit Wärmeübertragung lösen, ist die Berechnung der Temperaturänderung schwieriger. Die benötigte Formel lautet:
Temperaturänderung = Q / cm
Wo Q wird die Wärme hinzugefügt, c die spezifische Wärmekapazität des Stoffes ist und ich ist die Masse der Substanz, die Sie erhitzen. Die Wärme wird in Joule (J) angegeben, die spezifische Wärmekapazität ist eine Menge in Joule pro Kilogramm (oder Gramm) °C und die Masse ist in Kilogramm (kg) oder Gramm (g) angegeben. Wasser hat eine spezifische Wärmekapazität von knapp 4,2 J/g °C. Wenn Sie also 100 g Wasser mit 4.200 J Wärme erwärmen, erhalten Sie:
Temperaturänderung = 4200 J ÷ (4,2 J/g °C × 100 g) = 10 °C
Das Wasser erwärmt sich um 10 Grad C. Das einzige, was Sie beachten müssen, ist, dass Sie konsistente Einheiten für die Masse verwenden müssen. Wenn Sie eine spezifische Wärmekapazität in J/g °C haben, dann benötigen Sie die Masse des Stoffes in Gramm. Wenn Sie es in J/kg °C haben, dann benötigen Sie die Masse des Stoffes in Kilogramm.