Wat is de vergelijking voor het vinden van de begintemperatuur?

Wat kost meer energie om op te warmen: lucht of water? Hoe zit het met water versus metaal of water versus een andere vloeistof zoals frisdrank?

Deze vragen en vele andere hebben betrekking op een eigenschap van materie die soortelijke warmte wordt genoemd. Specifieke warmte is de hoeveelheid warmte per massa-eenheid die nodig is om de temperatuur van een stof met één graad Celsius te verhogen.

Het kost dus meer energie om water op te warmen dan lucht, omdat water en lucht verschillende soortelijke warmte hebben.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Gebruik de formule:

Q = mcΔT, ook geschreven Q = mc (T - t₀)

om de begintemperatuur te vinden (t₀) bij een specifiek warmteprobleem.

In feite heeft water een van de hoogste soortelijke warmte van alle "gewone" stoffen: het is 4,186 joule/gram °C. Daarom is water zo nuttig bij het matigen van de temperatuur van machines, menselijke lichamen en zelfs de planeet.

U kunt de eigenschap van soortelijke warmte gebruiken om de begintemperatuur van een stof te vinden. De vergelijking voor soortelijke warmte wordt meestal geschreven:

Q = mcΔT

waarbij Q de hoeveelheid toegevoegde warmte-energie is, m de massa van de stof is, c de soortelijke warmte, een constante, en ΔT "verandering in temperatuur" betekent.

Zorg ervoor dat uw meeteenheden overeenkomen met de eenheden die worden gebruikt in de soortelijke warmteconstante! Soms kan de soortelijke warmte bijvoorbeeld Celsius gebruiken. Andere keren krijg je de SI-eenheid voor temperatuur, namelijk Kelvin. In deze gevallen zijn de eenheden voor soortelijke warmte ofwel Joules/gram °C of Joules/gram K. Hetzelfde kan gebeuren met gram versus kilogram voor de massa, of Joules naar Bmu voor energie. Zorg ervoor dat u de eenheden controleert en eventuele conversies uitvoert voordat u begint.

ΔT kan ook worden geschreven (T - t₀), of de nieuwe temperatuur van een stof minus de begintemperatuur. Dus een andere manier om de vergelijking voor soortelijke warmte te schrijven is:

Q = mc (T - t₀)

Dus deze herschreven vorm van de vergelijking maakt het eenvoudig om de begintemperatuur te vinden. Je kunt alle andere waarden die je hebt gekregen invullen en vervolgens oplossen voor t₀.

Bijvoorbeeld: stel dat je 75,0 joule energie toevoegt aan 2,0 gram water, waardoor de temperatuur stijgt tot 87 °C. De soortelijke warmte van water is 4,184 Joule/gram °C. Wat was de begintemperatuur van het water?

Steek de gegeven waarden in uw vergelijking:

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

Makkelijker maken:

75.o J = 8.368 J/°C x (87 °C - t₀).

8,96 °C = (87 °C - t₀)

78°C = t₀.

Er is één belangrijke uitzondering om in gedachten te houden. De soortelijke warmtevergelijking werkt niet tijdens een faseverandering, bijvoorbeeld van een vloeistof naar een gas of een vaste stof naar een vloeistof. Dat komt omdat alle extra energie die wordt ingepompt, wordt gebruikt voor de faseverandering, niet voor het verhogen van de temperatuur. Dus de temperatuur blijft in die periode gelijk, waardoor de relatie tussen energie, temperatuur en soortelijke warmte in die situatie wordt verstoord.