როგორ გამოვთვალოთ ობიექტის გათბობის დრო

ტემპერატურის გარკვეული ცვლილების მისაღებად საჭირო სითბური ენერგიის ოდენობის ფორმულაა:

Q = mc∆თ

სად მ ნიშნავს ობიექტის მასას, გ არის მასალის სპეციფიკური სითბური ტევადობა, რომლისგანაც ის მზადდება დათ არის ტემპერატურის ცვლილება. პირველი, გამოთვალეთ ტემპერატურის ცვლილება ფორმულის გამოყენებით:

∆თ = საბოლოო ტემპერატურა – საწყისი ტემპერატურა

თუ რამეს ათბობთ 10 ° -დან 50 ° -მდე, ეს მოგცემთ:

∆თ = 50° – 10°

= 40°

გაითვალისწინეთ, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ცელსიუსი და კელვინი განსხვავებული ერთეულებია (და 0 ° C = 273 K), 1 ° C ცვლილება უდრის 1 K ცვლილებას, ამიტომ მათი გამოყენება შესაძლებელია ამ ფორმულაში.

ყველა მასალას აქვს უნიკალური სპეციფიკური სითბოს ტევადობა, რომელიც გიჩვენებთ რამდენი ენერგია სჭირდება მის გასათბობად 1 გრადუს კელვინს (ან 1 გრადუს ცელსიუსს), ნივთიერების ან მასალის კონკრეტული რაოდენობისთვის. თქვენი კონკრეტული მასალის სითბოს პოვნა ხშირად მოითხოვს ონლაინ მაგიდების კონსულტაციას (იხილეთ რესურსები), მაგრამ აქ მოცემულია რამდენიმე მნიშვნელობა გ საერთო მასალებისთვის, ჯოლებში თითო კილოგრამზე და კელვინზე (J / კგ K):

ალკოჰოლი (სასმელი) = 2,400

ალუმინის = 900

ბისმუთი = 123

თითბერი = 380

სპილენძი = 386

ყინული (−10 ° C ტემპერატურაზე) = 2,050

მინა = 840

ოქრო = 126

გრანიტი = 790

ტყვია = 128

მერკური = 140

ვერცხლი = 233

ვოლფრამი = 134

წყალი = 4,186

თუთია = 387

შეარჩიეთ თქვენი ნივთიერების შესაბამისი მნიშვნელობა. ამ მაგალითებში ყურადღება გამახვილდება წყალზე (გ = 4,186 კვ / კგ კ) და ტყვია (გ = 128 კგ / კგ კ).

განტოლების საბოლოო რაოდენობაა მ ობიექტის მასისთვის. მოკლედ, უფრო მეტი ენერგია სჭირდება მასალის უფრო დიდი რაოდენობის გასათბობად. მაგალითისთვის, წარმოიდგინეთ, თქვენ გათვლით სითბოს საჭირო 1 კგ წყლის და 10 კგ ტყვიის გასათბობად 40 კვ-ით. ფორმულაში ნათქვამია:

Q = mc∆თ

წყლის მაგალითზე:

Q = 1 კგ 4186 J / კგ K × 40 K

= 167,440 ჯ

= 167,44 კჯ

ასე რომ, საჭიროა 167,44 კილოჯოლური ენერგია (ანუ 167,000 ჯოულზე მეტი) 1 კგ წყლის 40 K ან 40 ° C ტემპერატურაზე გასათბობად.

ტყვიისთვის:

Q = 10 კგ × 128 კ / კგ K 40 კ

= 51 200 ჯ

= 51,2 კჯ

ასე რომ, საჭიროა 51.2 კჯ (51.200 ჯოული) ენერგია 10 კგ ტყვიის 40 K ან 40 ° C ტემპერატურაზე გასათბობად. გაითვალისწინეთ, რომ საჭიროა ნაკლები ენერგია ათჯერ მეტი ტყვიის გასათბობად იმავე რაოდენობით, რადგან ტყვიის გაცხელება უფრო ადვილია ვიდრე წყლის.

ენერგია ზომავს წამში მოწოდებულ ენერგიას და ეს საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ დრო, თუ რა საგანია გათბობისთვის. დრო გატარებული (ტ) მოცემულია:

ტ= Q ÷ პ

სად Q არის წინა ეტაპზე გათვლილი სითბოს ენერგია და პ არის სიმძლავრის ვატებში (W, ანუ ჯოლები წამში). წარმოიდგინეთ, რომ მაგალითად წყალი აცხელებს 2 კვტ (2000 ვტ) ქვაბით. წინა განყოფილებიდან მიღებული შედეგი იძლევა:

ტ= 167440 J ÷ 2000 J / წმ

= 83,72 წმ

ასე რომ, 84 კგ-ზე ნაკლებია 1 კგ წყლის 40 კვ-ით გათბობა 2 კვტ ჭურჭლის გამოყენებით. თუ 10 კგ ტყვიის ბლოკს ელექტროენერგია მიეწოდება იგივე სიჩქარით, გათბობა მიიღებს:

ტ= 51200 J ÷ 2000 J / წმ

= 25,6 წმ

ასე რომ, ტყვიის გათბობას 25,6 წამი სჭირდება, თუ სითბო იმავე სიჩქარით მიეწოდება. კიდევ ერთხელ, ეს ასახავს იმ ფაქტს, რომ ტყვია უფრო ადვილად თბება ვიდრე წყალი.