Thermodynamica is het gebied van de fysica dat zich bezighoudt met temperatuur, warmte en uiteindelijk energieoverdracht. Hoewel de wetten van de thermodynamica een beetje lastig te volgen kunnen zijn, is de eerste wet van de thermodynamica: een eenvoudige relatie tussen het verrichte werk, de toegevoegde warmte en de verandering in interne energie van a stof. Als u een verandering in temperatuur moet berekenen, is het ofwel een eenvoudig proces om de oude temperatuur van de nieuwe af te trekken één, of het kan de eerste wet betreffen, de hoeveelheid energie die als warmte wordt toegevoegd, en de soortelijke warmtecapaciteit van de stof in vraag.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Een eenvoudige verandering in temperatuur wordt berekend door de eindtemperatuur af te trekken van de begintemperatuur. Mogelijk moet u omrekenen van Fahrenheit naar Celsius of omgekeerd, wat u kunt doen met een formule of een online rekenmachine.
Als er sprake is van warmteoverdracht, gebruik dan deze formule: verandering in temperatuur = Q / cm om de verandering in temperatuur te berekenen uit een specifieke hoeveelheid toegevoegde warmte.
Wat is het verschil tussen warmte en temperatuur?
Het belangrijkste stukje achtergrond dat je nodig hebt voor een temperatuurberekening is het verschil tussen warmte en temperatuur. De temperatuur van een stof is iets dat je uit het dagelijks leven kent. Het is de hoeveelheid die je meet met een thermometer. Je weet ook dat de kookpunten en smeltpunten van stoffen afhankelijk zijn van hun temperatuur. In werkelijkheid is temperatuur een maat voor de interne energie die een stof heeft, maar die informatie is niet belangrijk voor het berekenen van de verandering in temperatuur.
Warmte is een beetje anders. Dit is een term voor de overdracht van energie door warmtestraling. De eerste wet van de thermodynamica zegt dat de verandering in energie gelijk is aan de som van de toegevoegde warmte en de verrichte arbeid. Met andere woorden, je kunt iets meer energie geven door het op te warmen (er warmte aan over te brengen) of door het fysiek te verplaatsen of te roeren (eraan te werken).
Eenvoudige wijziging in temperatuurberekeningen
De eenvoudigste temperatuurberekening die u mogelijk moet doen, is het verschil tussen een start- en eindtemperatuur berekenen. Dit is makkelijk. Je trekt de eindtemperatuur af van de begintemperatuur om het verschil te vinden. Dus als iets begint bij 50 graden Celsius en eindigt bij 75 graden C, dan is de verandering in temperatuur 75 graden C – 50 graden C = 25 graden C. Voor temperatuurdalingen is het resultaat negatief.
De grootste uitdaging voor dit type berekening doet zich voor wanneer u een temperatuurconversie moet doen. Beide temperaturen moeten Fahrenheit of Celsius zijn. Als je een van elk hebt, converteer er dan een. Om over te schakelen van Fahrenheit naar Celsius, trekt u 32 af van het bedrag in Fahrenheit, vermenigvuldigt u het resultaat met 5 en deelt u het vervolgens door 9. Om van Celsius naar Fahrenheit om te rekenen, vermenigvuldigt u eerst het bedrag met 9, dan deelt u het door 5 en voegt u tenslotte 32 toe aan het resultaat. U kunt ook gewoon een online rekenmachine gebruiken.
Temperatuurverandering berekenen door warmteoverdracht
Als je een ingewikkelder probleem hebt met warmteoverdracht, is het berekenen van de verandering in temperatuur moeilijker. De formule die je nodig hebt is:
Verandering in temperatuur = Q / cm
Waar Vraag wordt de warmte toegevoegd, c is de soortelijke warmtecapaciteit van de stof, en m is de massa van de stof die je opwarmt. De warmte wordt gegeven in joule (J), de soortelijke warmtecapaciteit is een hoeveelheid in joule per kilogram (of gram) °C, en de massa is in kilogram (kg) of gram (g). Water heeft een specifieke warmtecapaciteit van iets minder dan 4,2 J/g °C, dus als je de temperatuur van 100 g water verhoogt met 4.200 J warmte, krijg je:
Verandering in temperatuur = 4200 J ÷ (4,2 J/g °C × 100 g) = 10 °C
Het water stijgt in temperatuur met 10 graden C. Het enige dat u moet onthouden, is dat u consistente eenheden voor massa moet gebruiken. Heb je een soortelijke warmtecapaciteit in J/g °C, dan heb je de massa van de stof in grammen nodig. Als je het in J/kg °C hebt, dan heb je de massa van de stof in kilogram nodig.