空気と水のうち、どちらが加熱するのにより多くのエネルギーを必要としますか? 水と金属、または水とソーダのような別の液体はどうですか?
これらの質問や他の多くの質問は、比熱と呼ばれる物質の特性に関連しています。 比熱は、物質の温度を摂氏1度上げるのに必要な単位質量あたりの熱量です。
したがって、水と空気の比熱は異なるため、水を加熱するには空気よりも多くのエネルギーが必要です。
TL; DR(長すぎる; 読んでいない)
次の式を使用します。
Q =mcΔT、また書かれている Q = mc(T-t0)
初期温度を見つけるために(t0)比熱の問題。
実際、水は「一般的な」物質の中で最も高い比熱の1つであり、4.186ジュール/グラム°Cです。 そのため、水は機械、人体、さらには地球の温度を緩和するのに非常に役立ちます。
比熱の方程式
比熱の性質を利用して、物質の初期温度を求めることができます。 比熱の方程式は通常、次のように記述されます。
Q =mcΔT
ここで、Qは追加された熱エネルギーの量、mは物質の質量、cは比熱、定数、ΔTは「温度の変化」を意味します。
測定単位が比熱定数で使用される単位と一致していることを確認してください。 たとえば、比熱が摂氏を使用する場合があります。 また、温度のSI単位であるケルビンを取得することもあります。 これらの場合、比熱の単位はジュール/グラム°Cまたはジュール/グラムKのいずれかになります。 同じことが、質量のグラム対キログラム、またはエネルギーのジュールからBmuでも発生する可能性があります。 始める前に、必ず単位を確認し、必要な変換を行ってください。
比熱を使用して初期温度を見つける
ΔTも書くことができます(T-t0)、または物質の新しい温度から初期温度を引いたもの。 したがって、比熱の方程式を書く別の方法は次のとおりです。
Q = mc(T-t0)
したがって、この方程式の書き直された形式により、初期温度を簡単に見つけることができます。 与えられた他のすべての値をプラグインして、tについて解くことができます0.
例:2.0グラムの水に75.0ジュールのエネルギーを追加し、その温度を87°Cに上げたとします。 水の比熱は4.184ジュール/グラム°Cです。 水の初期温度は何でしたか?
与えられた値を方程式に代入します。
75.o J = 2.0 g x(4.184J / g°C)x(87°C-t0).
簡素化する:
75.o J = 8.368J /°Cx(87°C-t0).
8.96°C =(87°C-t0)
78°C = t0.
比熱と相変化
覚えておくべき重要な例外が1つあります。 比熱方程式は、たとえば液体から気体へ、または固体から液体への相変化の間は機能しません。 これは、ポンプで送られる余分なエネルギーがすべて、温度を上げるためではなく、相変化に使用されているためです。 そのため、その期間中、温度はフラットに保たれ、その状況でのエネルギー、温度、比熱の関係が失われます。