Za što je potrebno više energije da se zagrije: zrak ili voda? Što kažete na vodu protiv metala ili vodu naspram druge tekućine poput sode?
Ova i mnoga druga pitanja povezana su sa svojstvom materije koje se naziva specifična toplina. Specifična toplina je količina topline po jedinici mase potrebna za povišenje temperature tvari za jedan Celzijev stupanj.
Dakle, za zagrijavanje vode potrebno je više energije nego zrak jer voda i zrak imaju različite specifične topline.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Upotrijebite formulu:
Q = mcΔT, također napisano Q = mc (T - t0)
kako bi se pronašla početna temperatura (t0) u specifičnom problemu s toplinom.
Zapravo, voda ima jednu od najviših specifičnih toplina bilo koje "uobičajene" tvari: iznosi 4,186 džula / gram ° C. Zbog toga je voda toliko korisna za moderiranje temperature strojeva, ljudskih tijela, pa čak i planeta.
Jednadžba za specifičnu toplinu
Svojstvo specifične topline možete koristiti za pronalaženje početne temperature tvari. Jednadžba za specifičnu toplinu obično je napisana:
Q = mcΔT
gdje je Q količina dodane toplinske energije, m masa tvari, c specifična toplina, konstanta, a ΔT znači "promjena temperature".
Provjerite poklapaju li se vaše mjerne jedinice s jedinicama koje se koriste u određenoj konstanti topline! Na primjer, ponekad specifična toplina može koristiti Celzijus. Drugi puta dobit ćete SI jedinicu za temperaturu, a to je Kelvin. U tim će slučajevima jedinice za specifičnu toplinu biti Joules / gram ° C ili Joules / gram K. Isto bi se moglo dogoditi s gramima u odnosu na kilograme mase, ili Joulesima u Bmu za energiju. Obavezno provjerite jedinice i izvršite pretvorbe potrebne prije nego što započnete.
Korištenje određene topline za pronalaženje početne temperature
ΔT se također može zapisati (T - t0), ili nova temperatura tvari umanjena za početnu temperaturu. Dakle, drugi način za pisanje jednadžbe za specifičnu toplinu je:
Q = mc (T - t0)
Dakle, ovaj prepisani oblik jednadžbe olakšava pronalazak početne temperature. Možete uključiti sve ostale vrijednosti koje ste dobili, a zatim riješiti t0.
Na primjer: Recimo da dodate 2,0 grama energije na 2,0 grama vode, podižući joj temperaturu na 87 ° C. Specifična toplina vode je 4,184 džula / gram ° C. Kolika je bila početna temperatura vode?
Uključite zadane vrijednosti u svoju jednadžbu:
75.o J = 2,0 g x (4,184 J / g ° C) x (87 ° C - t0).
Pojednostaviti:
75.o J = 8.368 J / ° C x (87 ° C - t0).
8,96 ° C = (87 ° C - t0)
78 ° C = t0.
Specifične promjene topline i faze
Imajte na umu jednu važnu iznimku. Jednadžba specifične topline ne djeluje tijekom fazne promjene, na primjer, iz tekućine u plin ili krutine u tekućinu. To je zato što se sva dodatna energija koja se pumpa koristi za promjenu faze, a ne za povećanje temperature. Dakle, temperatura ostaje ravna tijekom tog razdoblja, odbacujući odnos između energije, temperature i specifične topline u toj situaciji.