Kokia yra pradinės temperatūros nustatymo lygtis?

Kuris sušildo daugiau energijos: oras ar vanduo? Kaip būtų su vandeniu, palyginti su metalu, ar vandeniu su kitu skysčiu, pavyzdžiui, soda?

Šie ir daugelis kitų klausimų yra susiję su materijos savybe, vadinama specifine šiluma. Specifinė šiluma - tai šilumos kiekis, tenkantis masės vienetui, reikalingas medžiagos temperatūrai pakelti vienu laipsniu Celsijaus.

Taigi vandeniui pašildyti reikia daugiau energijos nei orui, nes vandeniui ir orui būdingas skirtingas kaitinimas.

TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)

Naudokite formulę:

Q = mcΔT, taip pat parašyta Q = mc (T - t₀)

rasti pradinę temperatūrą (t₀) specifinėje šilumos problemoje.

Tiesą sakant, vanduo pasižymi vienu iš aukščiausių specifinių karščių iš visų „paplitusių“ medžiagų: jis yra 4,186 džauliai / gramas ° C. Štai kodėl vanduo yra toks naudingas reguliuojant mašinų, žmogaus kūnų ir net planetos temperatūrą.

Norėdami sužinoti pradinę medžiagos temperatūrą, galite naudoti specifinės šilumos savybę. Savitosios šilumos lygtis paprastai rašoma:

Q = mcΔT

kur Q yra pridėtos šilumos energijos kiekis, m yra medžiagos masė, c yra savitoji šiluma, konstanta, o ΔT reiškia „temperatūros pokytį“.

Įsitikinkite, kad matavimo vienetai atitinka vienetus, naudojamus konkrečioje šilumos konstantoje! Pavyzdžiui, kartais dėl specifinės šilumos gali būti naudojamas Celsijaus laipsnis. Kitu metu gausite SI vienetą temperatūrai, kuri yra Kelvinas. Tokiais atvejais savitosios šilumos vienetai bus džauliai / gramas ° C, arba dar džauliai / gramas K. Tas pats gali atsitikti ir su gramais, palyginti su kilogramais, už masę, arba nuo Džoulio iki Bmu - dėl energijos. Prieš pradėdami, būtinai patikrinkite vienetus ir atlikite visus reikalingus konversijas.

Taip pat galima parašyti ΔT (T - t₀), arba nauja medžiagos temperatūra, atėmus pradinę temperatūrą. Taigi dar vienas būdas parašyti specifinės šilumos lygtį yra:

Q = mc (T - t₀)

Taigi ši perrašyta lygties forma leidžia lengvai nustatyti pradinę temperatūrą. Galite prijungti visas kitas jums suteiktas reikšmes, tada išspręsti už t₀.

Pvz.: Tarkime, kad į 2,0 gramus vandens pridedate 75,0 džaulių energijos, padidindami jo temperatūrą iki 87 ° C. Vandens savitoji šiluma yra 4,184 džauliai / gramas ° C. Kokia buvo pradinė vandens temperatūra?

Įtraukite pateiktas reikšmes į savo lygtį:

75 ° o J = 2,0 g x (4,184 J / g ° C) x (87 ° C - t₀).

Supaprastinkite:

75 ° J = 8,368 J / ° C x (87 ° C - t₀).

8,96 ° C = (87 ° C - t₀)

78 ° C = t₀.

Turėkite omenyje vieną svarbią išimtį. Specifinė šilumos lygtis neveikia keičiantis fazei, pavyzdžiui, iš skysčio į dujas arba kietą į skystį. Taip yra todėl, kad visa papildoma energija, kuri yra pumpuojama, naudojama fazių keitimui, o ne temperatūros didinimui. Taigi temperatūra tuo laikotarpiu išlieka nepakitusi, išmesdama energijos, temperatūros ir specifinės šilumos santykį toje situacijoje.