Mikä on yhtälö alkulämpötilan löytämiseksi?

Kumpi vie enemmän energiaa lämpenemään: ilma vai vesi? Entä vesi vs. metalli tai vesi verrattuna toiseen nesteeseen, kuten sooda?

Nämä kysymykset ja monet muut liittyvät aineen ominaisuuteen, jota kutsutaan ominaislämmöksi. Ominaislämpö on lämmön määrä massayksikköä kohti, joka tarvitaan aineen lämpötilan nostamiseen yhdellä celsiusasteella.

Joten veden lämmittäminen vie enemmän energiaa kuin ilma, koska vedellä ja ilmalla on erilaiset lämpötilat.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Käytä kaavaa:

Q = mcΔT, myös kirjoitettu Q = mc (T - t₀)

alkulämpötilan (t₀) tietyssä lämpöongelmassa.

Itse asiassa vedellä on yksi kaikkien tavallisten aineiden korkeimmista ominaislämmöistä: se on 4,166 joule / gramma ° C. Siksi vesi on niin hyödyllistä koneiden, ihmiskehojen ja jopa planeetan lämpötilan säätämisessä.

Voit käyttää ominaislämmön ominaisuutta löytääksesi aineen alkulämpötilan. Ominaislämmön yhtälö kirjoitetaan yleensä:

Q = mcΔT

missä Q on lisätyn lämpöenergian määrä, m on aineen massa, c on ominaislämpö, ​​vakio ja ΔT tarkoittaa "lämpötilan muutosta".

Varmista, että mittayksikkösi vastaavat tietyssä lämpövakiossa käytettyjä yksiköitä! Esimerkiksi joskus ominaislämpö voi käyttää celsiusasteita. Muina aikoina saat lämpötilan SI-yksikön, joka on Kelvin. Näissä tapauksissa ominaislämmön yksiköt ovat joko joulea / gramma ° C tai muuten joulea / gramma K. Sama voi tapahtua grammoilla vs. kilogrammoilla massaa kohden tai Joulea Bmu: lla energiana. Muista tarkistaa yksiköt ja tehdä tarvittavat muunnokset ennen aloittamista.

ΔT voidaan myös kirjoittaa (T - t₀) tai aineen uusi lämpötila miinus sen alkulämpötila. Joten toinen tapa kirjoittaa yhtälö ominaislämmölle on:

Q = mc (T - t₀)

Joten tämä yhtälön uudelleenkirjoitettu muoto tekee alkulämpötilan löytämisestä helppoa. Voit kytkeä kaikki muut antamasi arvot ja ratkaista t: n₀.

Esimerkiksi: Oletetaan, että lisäät 75,0 joulea energiaa 2,0 grammaan vettä nostamalla sen lämpötilan 87 ° C: seen. Veden ominaislämpö on 4,184 joulea / gramma ° C. Mikä oli veden alkulämpötila?

Liitä annetut arvot yhtälöösi:

75 ° o J = 2,0 g x (4,184 J / g ° C) x (87 ° C - t₀).

Yksinkertaistaa:

75 ° o J = 8,368 J / ° C x (87 ° C - t₀).

8,96 ° C = (87 ° C - t₀)

78 ° C = t₀.

Yksi tärkeä poikkeus on pidettävä mielessä. Spesifinen lämpöyhtälö ei toimi vaiheenvaihdon aikana, esimerkiksi nesteestä kaasuksi tai kiinteästä nesteeksi. Tämä johtuu siitä, että kaikki pumpattava ylimääräinen energia käytetään vaihemuutokseen, ei lämpötilan nostamiseen. Joten lämpötila pysyy tasaisena tuona aikana, heittäen pois energian, lämpötilan ja ominaislämmön välisen suhteen kyseisessä tilanteessa.