Termodinamika je područje fizike koje se bavi temperaturom, toplinom i, na kraju, prijenosima energije. Iako zakone termodinamike može biti malo lukavo slijediti, prvi zakon termodinamike je jednostavan odnos između obavljenog posla, dodane topline i promjene unutarnje energije a supstancija. Ako morate izračunati promjenu temperature, to je ili jednostavan postupak oduzimanja stare temperature od nove jedan, ili može uključivati prvi zakon, količinu energije dodane kao toplina i specifični toplinski kapacitet tvari u pitanje.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Jednostavna promjena temperature izračunava se oduzimanjem konačne temperature od početne temperature. Možda ćete trebati pretvoriti iz Fahrenheita u Celzijus ili obratno, što možete učiniti pomoću formule ili internetskog kalkulatora.
Kada je uključen prijenos topline, upotrijebite ovu formulu: promjena temperature = Q / cm za izračunavanje promjene temperature iz određene količine dodane topline. P predstavlja dodanu toplinu, c specifični toplinski kapacitet tvari koju zagrijavate i m je masa tvari koju zagrijavate.
Koja je razlika između topline i temperature?
Ključni dio pozadine koji vam treba za izračun temperature je razlika između topline i temperature. Temperatura tvari nešto vam je poznato iz svakodnevnog života. To je količina koju mjerite termometrom. Također znate da točke vrelišta i tališta tvari ovise o njihovoj temperaturi. U stvarnosti je temperatura mjera unutarnje energije koju tvar ima, ali te informacije nisu važne za utvrđivanje promjene temperature.
Toplina je malo drugačija. Ovo je pojam za prijenos energije toplinskim zračenjem. Prvi zakon termodinamike kaže da je promjena energije jednaka zbroju dodane topline i obavljenog posla. Drugim riječima, nečemu možete dati više energije zagrijavanjem (prenošenjem topline na njega) ili fizičkim pomicanjem ili miješanjem (radeći na njemu).
Jednostavna promjena u proračunima temperature
Najjednostavniji izračun temperature koji ćete možda morati izvršiti uključuje izračunavanje razlike između početne i završne temperature. Ovo je lako. Konačnu temperaturu oduzmete od početne da biste pronašli razliku. Dakle, ako nešto počinje na 50 Celzijevih stupnjeva, a završi na 75 stupnjeva C, tada je promjena temperature 75 stupnjeva C - 50 stupnjeva C = 25 stupnjeva C. Kod smanjenja temperature rezultat je negativan.
Najveći izazov za ovu vrstu izračuna javlja se kada trebate pretvoriti temperaturu. Obje temperature moraju biti ili Fahrenheit ili Celzijus. Ako imate po jednog, pretvorite jednog od njih. Da biste se prebacili s Fahrenheita na Celzijus, od broja u Fahrenheitu oduzmite 32, rezultat pomnožite s 5, a zatim podijelite s 9. Da biste pretvorili iz Celzija u Fahrenheit, prvo pomnožite iznos s 9, zatim podijelite s 5 i na kraju dodajte 32 rezultatu. Ili upotrijebite internetski kalkulator.
Izračunavanje promjene temperature iz prijenosa topline
Ako radite kompliciraniji problem koji uključuje prijenos topline, izračunavanje promjene temperature je teže. Formula koja vam treba je:
Promjena temperature = Q / cm
Gdje P je li dodana toplina, c specifični toplinski kapacitet tvari, i m je masa tvari koju zagrijavate. Toplina se daje u džulima (J), specifični toplinski kapacitet je količina u džulima po kilogramu (ili gramu) ° C, a masa je u kilogramima (kg) ili gramima (g). Voda ima specifični toplinski kapacitet od nešto manje od 4,2 J / g ° C, pa ako povisujete temperaturu od 100 g vode koristeći 4200 J topline, dobit ćete:
Promjena temperature = 4200 J ÷ (4,2 J / g ° C × 100 g) = 10 ° C
Voda povećava temperaturu za 10 stupnjeva C. Jedino što morate upamtiti jest da za masu morate koristiti dosljedne jedinice. Ako imate specifični toplinski kapacitet u J / g ° C, tada vam je potrebna masa tvari u gramima. Ako ga imate u J / kg ° C, tada vam je potrebna masa tvari u kilogramima.