Qual è l'equazione per trovare la temperatura iniziale?

Quale richiede più energia per riscaldarsi: aria o acqua? Che ne dici di acqua contro metallo o acqua contro un altro liquido come la soda?

Queste domande e molte altre sono legate a una proprietà della materia chiamata calore specifico. Il calore specifico è la quantità di calore per unità di massa necessaria per aumentare la temperatura di una sostanza di un grado Celsius.

Quindi ci vuole più energia per riscaldare l'acqua che l'aria perché acqua e aria hanno diversi calori specifici.

TL; DR (troppo lungo; non ho letto)

Usa la formula:

Q = mcΔT, anche scritto Q = mc (T - t₀)

per trovare la temperatura iniziale (t₀) in un problema di calore specifico.

Infatti l'acqua ha uno dei calori specifici più alti di qualsiasi sostanza "comune": è 4,186 joule/grammo °C. Ecco perché l'acqua è così utile nel moderare la temperatura dei macchinari, dei corpi umani e persino del pianeta.

Puoi usare la proprietà del calore specifico per trovare la temperatura iniziale di una sostanza. L'equazione per il calore specifico è solitamente scritta:

Q = mcΔT

dove Q è la quantità di energia termica aggiunta, m è la massa della sostanza, c è il calore specifico, una costante, e ΔT significa "cambiamento di temperatura".

Assicurati che le tue unità di misura corrispondano alle unità utilizzate nella costante di calore specifica! Ad esempio, a volte il calore specifico può utilizzare Celsius. Altre volte, otterrai l'unità SI per la temperatura, che è Kelvin. In questi casi, le unità per il calore specifico saranno Joule/grammo °C oppure Joule/grammo K. Lo stesso potrebbe accadere con grammi contro chilogrammi per la massa, o Joule per Bmu per l'energia. Assicurati di controllare le unità e di effettuare le conversioni necessarie prima di iniziare.

T può anche essere scritto (T - t₀), o la nuova temperatura di una sostanza meno la sua temperatura iniziale. Quindi un altro modo per scrivere l'equazione per il calore specifico è:

Q = mc (T - t₀)

Quindi questa forma riscritta dell'equazione rende semplice trovare la temperatura iniziale. Puoi collegare tutti gli altri valori che ti vengono dati, quindi risolvere per t₀.

Ad esempio: supponiamo di aggiungere 75,0 Joule di energia a 2,0 grammi di acqua, aumentandone la temperatura a 87 °C. Il calore specifico dell'acqua è di 4,184 Joule/grammo °C. Qual era la temperatura iniziale dell'acqua?

Inserisci i valori dati nella tua equazione:

75.o J = 2.0 g x (4.184 J/g°C) x (87 °C - t₀).

Semplificare:

75.o J = 8,368 J/°C x (87 °C - t₀).

8,96 °C = (87 °C - t₀)

78°C = t₀.

C'è un'eccezione importante da tenere a mente. L'equazione del calore specifico non funziona durante un cambio di fase, ad esempio da liquido a gas o da solido a liquido. Questo perché tutta l'energia extra che viene pompata viene utilizzata per il cambiamento di fase, non per aumentare la temperatura. Quindi la temperatura rimane piatta durante quel periodo, annullando la relazione tra energia, temperatura e calore specifico in quella situazione.