Termodynamiikka on fysiikan ala, joka koskee lämpötilan, lämmön ja viime kädessä energiansiirtoja. Vaikka termodynamiikan lakeja voi olla hieman hankala noudattaa, termodynamiikan ensimmäinen laki on yksinkertainen suhde tehdyn työn, lisätyn lämmön ja a: n sisäisen energian muutoksen välillä aine. Jos joudut laskemaan lämpötilan muutoksen, se on joko yksinkertainen prosessi vanhan lämpötilan vähentämiseksi uudesta yksi, tai siihen voi liittyä ensimmäinen laki, lämpönä lisättävän energian määrä ja aineen ominaislämpökapasiteetti kysymys.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Yksinkertainen lämpötilan muutos lasketaan vähentämällä lopullinen lämpötila alkulämpötilasta. Saatat joutua muuntamaan Fahrenheitista Celsius-asteiksi tai päinvastoin, minkä voit tehdä kaavan tai online-laskimen avulla.
Kun kyseessä on lämmönsiirto, käytä tätä kaavaa: lämpötilan muutos = Q / cm laskeaksesi lämpötilan muutoksen tietystä lisätystä lämmön määrästä. Q edustaa lisättyä lämpöä, c on lämmittämäsi aineen ominaislämpökapasiteetti ja m on lämmittämäsi aineen massa.
Mikä on lämmön ja lämpötilan ero?
Lämpötilalaskennassa tarvitsemasi taustan avain on lämmön ja lämpötilan ero. Aineen lämpötila on jotain, jonka tunnet jokapäiväisestä elämästä. Se on lämpömittarilla mitattu määrä. Tiedät myös, että aineiden kiehumispisteet ja sulamispisteet riippuvat niiden lämpötilasta. Todellisuudessa lämpötila on aineen sisäisen energian mitta, mutta nämä tiedot eivät ole tärkeitä lämpötilan muutoksen selvittämiseksi.
Lämpö on vähän erilainen. Tämä on termi energiansiirrolle lämpösäteilyn kautta. Termodynamiikan ensimmäinen laki sanoo, että energiamuutos on yhtä suuri kuin lisätyn lämmön ja tehdyn työn summa. Toisin sanoen voit antaa enemmän energiaa jollekin lämmittämällä sitä (siirtämällä lämpöä siihen) tai liikuttamalla tai sekoittamalla sitä (tekemällä työtä sen parissa).
Yksinkertainen muutos lämpötilalaskelmissa
Yksinkertaisin lämpötilalaskelma, joka saatat joutua tekemään, sisältää aloitus- ja loppulämpötilan eron selvittämisen. Tämä on helppoa. Vähennät lopullisen lämpötilan alkulämpötilasta eron löytämiseksi. Joten jos jokin alkaa 50 asteesta ja päättyy 75 asteeseen, lämpötilan muutos on 75 - 50 astetta = 25 astetta. Jos lämpötila laskee, tulos on negatiivinen.
Suurin haaste tämän tyyppiselle laskutoimitukselle tapahtuu, kun sinun on tehtävä lämpötilan muunnos. Molempien lämpötilojen on oltava joko Fahrenheit tai Celsius. Jos sinulla on yksi niistä, muunna yksi niistä. Jos haluat vaihtaa Fahrenheit-asteikosta Celsius-asteiksi, vähennä 32 Fahrenheit-luvussa olevasta määrästä, kerro tulos 5: llä ja jaa sitten 9: llä. Jos haluat muuntaa Celsius-yksiköstä Fahrenheit-asteikon, kerro ensin määrä 9: llä, jaa se sitten 5: llä ja lisää lopuksi 32 tulokseen. Vaihtoehtoisesti voit käyttää vain online-laskinta.
Lämpötilan muutoksen laskeminen lämmönsiirrosta
Jos teet monimutkaisemman ongelman, johon liittyy lämmönsiirto, lämpötilan muutoksen laskeminen on vaikeampi. Tarvittava kaava on:
Lämpötilan muutos = Q / cm
Missä Q on lisätty lämpö, c on aineen ominaislämpökapasiteetti ja m on lämmitettävän aineen massa. Lämpö ilmoitetaan jouleina (J), ominaislämpökapasiteetti on määrä jouleina kilogrammaa (tai grammaa) ° C kohti ja massa on kilogrammoina (kg) tai grammoina (g). Veden ominaislämpökapasiteetti on alle 4,2 J / g ° C, joten jos nostat 100 g veden lämpötilaa 4200 J lämmöllä, saat:
Lämpötilan muutos = 4200 J ÷ (4,2 J / g ° C × 100 g) = 10 ° C
Veden lämpötila nousee 10 astetta C. Ainoa asia, joka sinun on muistettava, on, että sinun on käytettävä yhtenäisiä yksiköitä massan suhteen. Jos sinulla on tietty lämpökapasiteetti (J / g ° C), tarvitset aineen massan grammoina. Jos sinulla on se J / kg ° C: ssa, tarvitset aineen massan kilogrammoina.