Ποια χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για να ζεσταθεί: αέρας ή νερό; Τι γίνεται με το νερό έναντι του μετάλλου ή του νερού έναντι ενός άλλου υγρού όπως η σόδα;
Αυτές οι ερωτήσεις και πολλά άλλα σχετίζονται με μια ιδιότητα της ύλης που ονομάζεται συγκεκριμένη θερμότητα. Ειδική θερμότητα είναι η ποσότητα θερμότητας ανά μονάδα μάζας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας μιας ουσίας κατά έναν βαθμό Κελσίου.
Χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για να ζεσταθεί το νερό από τον αέρα, επειδή το νερό και ο αέρας έχουν διαφορετικές ειδικές θερμάνσεις.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Χρησιμοποιήστε τον τύπο:
Q = mcΔΤ, επίσης γραμμένο Q = mc (Τ - τ0)
για να βρείτε την αρχική θερμοκρασία (t0) σε ένα συγκεκριμένο πρόβλημα θερμότητας.
Στην πραγματικότητα, το νερό έχει μία από τις υψηλότερες ειδικές θερμάνσεις οποιασδήποτε «κοινής» ουσίας: Είναι 4,186 joule / gram ° C. Γι 'αυτό το νερό είναι τόσο χρήσιμο στη μέτρηση της θερμοκρασίας των μηχανημάτων, των ανθρώπινων σωμάτων και ακόμη και του πλανήτη.
Εξίσωση για συγκεκριμένη θερμότητα
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την ιδιότητα συγκεκριμένης θερμότητας για να βρείτε την αρχική θερμοκρασία μιας ουσίας. Η εξίσωση για συγκεκριμένη θερμότητα γράφεται συνήθως:
Q = mcΔΤ
όπου Q είναι η ποσότητα θερμικής ενέργειας που προστίθεται, m είναι η μάζα της ουσίας, το c είναι ειδική θερμότητα, μια σταθερά και το ΔΤ σημαίνει "αλλαγή θερμοκρασίας".
Βεβαιωθείτε ότι οι μονάδες μέτρησης αντιστοιχούν στις μονάδες που χρησιμοποιούνται στη συγκεκριμένη σταθερά θερμότητας! Για παράδειγμα, μερικές φορές η συγκεκριμένη θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιεί Κελσίου. Άλλες φορές, θα λάβετε τη μονάδα SI για θερμοκρασία, που είναι Kelvin. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι μονάδες για συγκεκριμένη θερμότητα θα είναι είτε Joules / gram ° C ή αλλιώς Joules / gram K. Το ίδιο θα μπορούσε να συμβεί με γραμμάρια έναντι κιλών για τη μάζα, ή Joules έως Bmu για ενέργεια. Φροντίστε να ελέγξετε τις ενότητες και να πραγματοποιήσετε τυχόν μετατροπές που απαιτούνται πριν ξεκινήσετε.
Χρήση ειδικής θερμότητας για εύρεση αρχικής θερμοκρασίας
Το ΔΤ μπορεί επίσης να γραφτεί (T - t0ή μια νέα θερμοκρασία μιας ουσίας μείον την αρχική της θερμοκρασία. Έτσι ένας άλλος τρόπος για να γράψετε την εξίσωση για συγκεκριμένη θερμότητα είναι:
Q = mc (Τ - τ0)
Έτσι, αυτή η επανεγγραφημένη μορφή της εξίσωσης καθιστά απλή την εύρεση αρχικής θερμοκρασίας. Μπορείτε να συνδέσετε όλες τις άλλες τιμές που σας δίνονται και, στη συνέχεια, να λύσετε το t0.
Για παράδειγμα: Ας πούμε ότι προσθέτετε 75,0 Joules ενέργειας σε 2,0 γραμμάρια νερού, αυξάνοντας τη θερμοκρασία του στους 87 ° C. Η ειδική θερμότητα του νερού είναι 4,184 Joules / gram ° C. Ποια ήταν η αρχική θερμοκρασία του νερού;
Συνδέστε τις δεδομένες τιμές στην εξίσωση σας:
75.o J = 2,0 g x (4,184 J / g ° C) x (87 ° C - t0).
Απλοποιώ:
75.o J = 8.368 J / ° C x (87 ° C - t0).
8,96 ° C = (87 ° C - t0)
78 ° C = t0.
Ειδικές αλλαγές θερμότητας και φάσης
Υπάρχει μια σημαντική εξαίρεση που πρέπει να θυμάστε. Η συγκεκριμένη θερμική εξίσωση δεν λειτουργεί κατά τη διάρκεια μιας αλλαγής φάσης, για παράδειγμα, από ένα υγρό σε ένα αέριο ή ένα στερεό σε ένα υγρό. Αυτό συμβαίνει επειδή όλη η επιπλέον ενέργεια που αντλείται χρησιμοποιείται για την αλλαγή φάσης και όχι για την αύξηση της θερμοκρασίας. Έτσι, η θερμοκρασία παραμένει επίπεδη κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, απορρίπτοντας τη σχέση μεταξύ ενέργειας, θερμοκρασίας και ειδικής θερμότητας σε αυτήν την κατάσταση.