Kāds ir vienādojums sākotnējās temperatūras noteikšanai?

Kuras sildīšanai nepieciešams vairāk enerģijas: gaisam vai ūdenim? Kā būtu ar ūdeni pret metālu vai ūdeni pret citu šķidrumu, piemēram, soda?

Šie un daudzi citi jautājumi ir saistīti ar vielas īpašību, ko sauc par specifisko siltumu. Īpatnējais siltums ir siltuma daudzums uz masas vienību, kas nepieciešams, lai paaugstinātu vielas temperatūru par vienu grādu pēc Celsija.

Tātad ūdens uzsildīšanai nepieciešams vairāk enerģijas nekā gaisa, jo ūdenim un gaisam ir atšķirīgi specifiskie karstumi.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Izmantojiet formulu:

Q = mcΔT, arī rakstīts Q = mc (T - t₀)

lai atrastu sākotnējo temperatūru (t₀) īpašā siltuma problēmā.

Patiesībā ūdenim ir viens no augstākajiem īpašajiem karstumiem no visām "parastajām" vielām: tas ir 4,186 džouli / grams ° C. Tāpēc ūdens ir tik noderīgs, lai moderētu mašīnu, cilvēku ķermeņu un pat planētas temperatūru.

Lai noteiktu vielas sākotnējo temperatūru, varat izmantot īpašā siltuma īpašību. Īpatnējā siltuma vienādojumu parasti raksta:

Q = mcΔT

kur Q ir pievienotās siltumenerģijas daudzums, m ir vielas masa, c ir īpatnējais siltums, konstante un ΔT nozīmē "temperatūras izmaiņas".

Pārliecinieties, ka jūsu mērvienības sakrīt ar vienībām, kas tiek izmantotas konkrētajā siltuma konstantē! Piemēram, dažreiz īpašajā siltumā var izmantot Celsija. Citreiz jūs saņemsiet SI mērvienību temperatūrai, kas ir Kelvins. Šādos gadījumos īpatnējā siltuma mērvienības būs vai nu džouli / gramos ° C, vai arī džoulos / gramā K. Tas pats varētu notikt ar gramiem pret kilogramiem masai vai Džoulam līdz Bmu enerģijai. Pirms sākat darbu, noteikti pārbaudiet vienības un veiciet visus nepieciešamos pārveidojumus.

Var uzrakstīt arī ΔT (T - t₀) vai vielas jaunā temperatūra mīnus sākotnējā temperatūra. Tātad vēl viens veids, kā uzrakstīt īpašā siltuma vienādojumu, ir:

Q = mc (T - t₀)

Tātad šī pārrakstītā vienādojuma forma ļauj viegli atrast sākotnējo temperatūru. Varat pieslēgt visas pārējās vērtības, kuras esat saņēmis, pēc tam atrisināt t₀.

Piemēram: Pieņemsim, ka 2,0 gramiem ūdens pievienojat 75,0 džaulu enerģijas, paaugstinot tā temperatūru līdz 87 ° C. Ūdens īpatnējais siltums ir 4,184 džouli / grams ° C. Kāda bija sākotnējā ūdens temperatūra?

Pievienojiet norādītās vērtības vienādojumam:

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

Vienkāršojiet:

75.o J = 8.368 J / ° C x (87 ° C - t₀).

8,96 ° C = (87 ° C - t₀)

78 ° C = t₀.

Jāņem vērā viens svarīgs izņēmums. Īpašais siltuma vienādojums nedarbojas fāzes maiņas laikā, piemēram, no šķidruma uz gāzi vai cietu uz šķidrumu. Tas ir tāpēc, ka visa papildu enerģija, kas tiek iesūknēta, tiek izmantota fāzes maiņai, nevis temperatūras paaugstināšanai. Tātad temperatūra šajā periodā paliek nemainīga, šajā situācijā atraujot attiecības starp enerģiju, temperatūru un īpatnējo siltumu.