La termodinamica è il campo della fisica che si occupa della temperatura, del calore e, in definitiva, dei trasferimenti di energia. Sebbene le leggi della termodinamica possano essere un po' complicate da seguire, la prima legge della termodinamica è una semplice relazione tra il lavoro svolto, il calore aggiunto e la variazione di energia interna di a sostanza. Se devi calcolare una variazione di temperatura, è un semplice processo per sottrarre la vecchia temperatura dalla nuova uno, o può coinvolgere la prima legge, la quantità di energia aggiunta come calore e la capacità termica specifica della sostanza in domanda.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Una semplice variazione di temperatura viene calcolata sottraendo la temperatura finale dalla temperatura iniziale. Potrebbe essere necessario convertire da Fahrenheit a Celsius o viceversa, cosa che puoi fare utilizzando una formula o un calcolatore online.
Quando è coinvolto il trasferimento di calore, utilizzare questa formula: variazione di temperatura = Q / cm per calcolare la variazione di temperatura da una specifica quantità di calore aggiunto.
Qual è la differenza tra calore e temperatura?
La parte fondamentale dello sfondo di cui hai bisogno per il calcolo della temperatura è la differenza tra calore e temperatura. La temperatura di una sostanza è qualcosa che conosci dalla vita di tutti i giorni. È la quantità che misuri con un termometro. Sai anche che i punti di ebollizione e di fusione delle sostanze dipendono dalla loro temperatura. In realtà, la temperatura è una misura dell'energia interna di una sostanza, ma tale informazione non è importante per calcolare il cambiamento di temperatura.
Il calore è un po' diverso. Questo è un termine per il trasferimento di energia attraverso la radiazione termica. La prima legge della termodinamica dice che la variazione di energia è uguale alla somma del calore aggiunto e del lavoro svolto. In altre parole, puoi dare più energia a qualcosa riscaldandolo (trasferendogli calore) o spostandolo fisicamente o mescolandolo (lavorando su di esso).
Semplice variazione nei calcoli della temperatura
Il calcolo della temperatura più semplice che potresti dover eseguire consiste nell'elaborare la differenza tra una temperatura iniziale e una temperatura finale. Questo è facile. Sottrai la temperatura finale dalla temperatura iniziale per trovare la differenza. Quindi, se qualcosa inizia a 50 gradi Celsius e finisce a 75 gradi C, la variazione di temperatura è 75 gradi C – 50 gradi C = 25 gradi C. Per diminuzioni di temperatura, il risultato è negativo.
La sfida più grande per questo tipo di calcolo si verifica quando è necessario eseguire una conversione della temperatura. Entrambe le temperature devono essere Fahrenheit o Celsius. Se ne possiedi uno, convertine uno. Per passare da Fahrenheit a Celsius, sottrai 32 dalla quantità in Fahrenheit, moltiplica il risultato per 5 e poi dividilo per 9. Per convertire da Celsius a Fahrenheit, prima moltiplica l'importo per 9, quindi dividilo per 5 e infine aggiungi 32 al risultato. In alternativa, usa semplicemente un calcolatore online.
Calcolo della variazione di temperatura dal trasferimento di calore
Se stai affrontando un problema più complicato che coinvolge il trasferimento di calore, calcolare la variazione di temperatura è più difficile. La formula che ti serve è:
Variazione di temperatura = Q / cm
Dove Q è il calore aggiunto, c è la capacità termica specifica della sostanza, e m è la massa della sostanza che stai riscaldando. Il calore è espresso in joule (J), la capacità termica specifica è una quantità in joule per chilogrammo (o grammo) °C e la massa è in chilogrammi (kg) o grammi (g). L'acqua ha una capacità termica specifica di poco inferiore a 4,2 J/g °C, quindi se aumenti la temperatura di 100 g di acqua utilizzando 4.200 J di calore, ottieni:
Variazione di temperatura = 4200 J ÷ (4,2 J/g °C × 100 g) = 10 °C
L'acqua aumenta di temperatura di 10 gradi C. L'unica cosa che devi ricordare è che devi usare unità coerenti per la massa. Se hai una capacità termica specifica in J/g °C, allora hai bisogno della massa della sostanza in grammi. Se lo hai in J/kg °C, allora hai bisogno della massa della sostanza in chilogrammi.