Η θερμοδυναμική είναι το πεδίο της φυσικής που ασχολείται με τη θερμοκρασία, τη θερμότητα και, τελικά, τη μεταφορά ενέργειας. Αν και οι νόμοι της θερμοδυναμικής μπορεί να είναι λίγο δύσκολο να ακολουθηθούν, ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής είναι μια απλή σχέση μεταξύ της εργασίας που έχει γίνει, της θερμικής προσθήκης και της αλλαγής της εσωτερικής ενέργειας ενός ουσία. Εάν πρέπει να υπολογίσετε μια αλλαγή στη θερμοκρασία, είναι είτε μια απλή διαδικασία αφαίρεσης της παλιάς θερμοκρασίας από τη νέα ένα, ή μπορεί να περιλαμβάνει τον πρώτο νόμο, την ποσότητα ενέργειας που προστίθεται ως θερμότητα και τη συγκεκριμένη θερμική ικανότητα της ουσίας ερώτηση.
TL; DR (Πάρα πολύ; Δεν διαβάστηκε)
Μια απλή αλλαγή στη θερμοκρασία υπολογίζεται αφαιρώντας την τελική θερμοκρασία από την αρχική θερμοκρασία. Ίσως χρειαστεί να κάνετε μετατροπή από Φαρενάιτ σε Κελσίου ή αντίστροφα, κάτι που μπορείτε να κάνετε χρησιμοποιώντας έναν τύπο ή μια ηλεκτρονική αριθμομηχανή.
Όταν πρόκειται για μεταφορά θερμότητας, χρησιμοποιήστε αυτόν τον τύπο: αλλαγή θερμοκρασίας = Q / cm για να υπολογίσετε την αλλαγή θερμοκρασίας από μια συγκεκριμένη ποσότητα θερμότητας που προστίθεται.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ θερμότητας και θερμοκρασίας;
Το βασικό κομμάτι του φόντου που χρειάζεστε για τον υπολογισμό της θερμοκρασίας είναι η διαφορά μεταξύ θερμότητας και θερμοκρασίας. Η θερμοκρασία μιας ουσίας είναι κάτι που γνωρίζετε από την καθημερινή ζωή. Είναι η ποσότητα που μετράτε με ένα θερμόμετρο. Γνωρίζετε επίσης ότι τα σημεία βρασμού και τα σημεία τήξης των ουσιών εξαρτώνται από τη θερμοκρασία τους. Στην πραγματικότητα, η θερμοκρασία είναι ένα μέτρο της εσωτερικής ενέργειας που έχει μια ουσία, αλλά αυτές οι πληροφορίες δεν είναι σημαντικές για τον υπολογισμό της αλλαγής της θερμοκρασίας.
Η θερμότητα είναι λίγο διαφορετική. Αυτός είναι ένας όρος για τη μεταφορά ενέργειας μέσω θερμικής ακτινοβολίας. Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής λέει ότι η αλλαγή στην ενέργεια ισούται με το άθροισμα της προστιθέμενης θερμότητας και την εργασία που έγινε. Με άλλα λόγια, μπορείτε να δώσετε περισσότερη ενέργεια σε κάτι θερμαίνοντάς το (μεταφέροντας θερμότητα σε αυτό) ή μετακινώντας ή ανακατεύοντας φυσικά (κάνοντας εργασία πάνω του).
Απλή αλλαγή στους υπολογισμούς θερμοκρασίας
Ο απλούστερος υπολογισμός θερμοκρασίας που ίσως χρειαστεί να κάνετε είναι να επιλύσετε τη διαφορά μεταξύ θερμοκρασίας έναρξης και λήξης. Αυτό είναι εύκολο. Αφαιρείτε την τελική θερμοκρασία από την αρχική θερμοκρασία για να βρείτε τη διαφορά. Έτσι, εάν κάτι ξεκινά στους 50 βαθμούς Κελσίου και τελειώνει στους 75 βαθμούς Κελσίου, τότε η αλλαγή της θερμοκρασίας είναι 75 βαθμοί C - 50 βαθμοί C = 25 βαθμοί C. Για μείωση της θερμοκρασίας, το αποτέλεσμα είναι αρνητικό.
Η μεγαλύτερη πρόκληση για αυτόν τον τύπο υπολογισμού προκύπτει όταν πρέπει να κάνετε μετατροπή θερμοκρασίας. Και οι δύο θερμοκρασίες πρέπει να είναι είτε Φαρενάιτ είτε Κελσίου. Εάν έχετε ένα από αυτά, μετατρέψτε ένα από αυτά. Για εναλλαγή από Fahrenheit σε Celsius, αφαιρέστε το 32 από το ποσό σε Fahrenheit, πολλαπλασιάστε το αποτέλεσμα με 5 και, στη συνέχεια, διαιρέστε το με 9. Για να μετατρέψετε από Κελσίου σε Φαρενάιτ, πολλαπλασιάστε πρώτα το ποσό με 9, στη συνέχεια διαιρέστε το με 5 και τέλος προσθέστε 32 στο αποτέλεσμα. Εναλλακτικά, απλώς χρησιμοποιήστε μια ηλεκτρονική αριθμομηχανή.
Υπολογισμός αλλαγής θερμοκρασίας από μεταφορά θερμότητας
Εάν κάνετε ένα πιο περίπλοκο πρόβλημα με τη μεταφορά θερμότητας, ο υπολογισμός της αλλαγής της θερμοκρασίας είναι πιο δύσκολος. Ο τύπος που χρειάζεστε είναι:
Αλλαγή θερμοκρασίας = Q / cm
Οπου Ερ προστίθεται η θερμότητα, ντο είναι η ειδική θερμική ικανότητα της ουσίας και Μ είναι η μάζα της ουσίας που θερμαίνετε. Η θερμότητα δίνεται σε joules (J), η ειδική θερμική ικανότητα είναι μια ποσότητα σε joules ανά χιλιόγραμμο (ή γραμμάριο) ° C και η μάζα είναι σε χιλιόγραμμα (kg) ή γραμμάρια (g). Το νερό έχει ειδική θερμική ικανότητα κάτω από 4,2 J / g ° C, οπότε αν αυξάνετε τη θερμοκρασία των 100 g νερού χρησιμοποιώντας 4.200 J θερμότητας, λαμβάνετε:
Αλλαγή θερμοκρασίας = 4200 J ÷ (4,2 J / g ° C × 100 g) = 10 ° C
Το νερό αυξάνεται σε θερμοκρασία κατά 10 βαθμούς C. Το μόνο που πρέπει να θυμάστε είναι ότι πρέπει να χρησιμοποιείτε σταθερές μονάδες για μάζα. Εάν έχετε συγκεκριμένη θερμική ικανότητα σε J / g ° C, τότε χρειάζεστε τη μάζα της ουσίας σε γραμμάρια. Εάν το έχετε σε J / kg ° C, τότε χρειάζεστε τη μάζα της ουσίας σε χιλιόγραμμα.