Hva er ligningen for å finne utgangstemperatur?

Hva tar mer energi å varme opp: luft eller vann? Hva med vann mot metall eller vann mot en annen væske som brus?

Disse spørsmålene og mange andre er relatert til en egenskap av materie som kalles spesifikk varme. Spesifikk varme er mengden varme per masseenhet som trengs for å øke stoffets temperatur med en grad Celsius.

Så det tar mer energi å varme opp vann enn luft fordi vann og luft har forskjellige spesifikke varmer.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Bruk formelen:

Q = mcΔT, også skrevet Q = mc (T - t₀)

for å finne utgangstemperaturen (t₀) i et spesifikt varmeproblem.

Faktisk har vann en av de høyeste spesifikke varmer av noe "vanlig" stoff: Det er 4,166 joule / gram ° C. Derfor er vann så nyttig for å moderere temperaturen på maskiner, menneskekropper og til og med planeten.

Du kan bruke egenskapen til spesifikk varme for å finne et stoffs opprinnelige temperatur. Ligningen for spesifikk varme skrives vanligvis:

Q = mcΔT

hvor Q er mengden tilført varmeenergi, m er stoffets masse, c er spesifikk varme, en konstant, og ΔT betyr "endring i temperatur."

Forsikre deg om at måleenhetene dine samsvarer med enhetene som brukes i den spesifikke varmekonstanten! For eksempel kan noen ganger den spesifikke varmen bruke Celsius. Andre ganger får du SI-enheten for temperatur, som er Kelvin. I disse tilfellene vil enhetene for spesifikk varme enten være Joule / gram ° C eller ellers Joule / gram K. Det samme kan skje med gram versus kilo for massen, eller Joule til Bmu for energi. Sørg for å sjekke enhetene og foreta konverteringer som trengs før du kommer i gang.

ΔT kan også skrives (T - t₀), eller stoffets nye temperatur minus den opprinnelige temperaturen. Så en annen måte å skrive ligningen for spesifikk varme på er:

Q = mc (T - t₀)

Så denne omskrevne formen av ligningen gjør det enkelt å finne utgangstemperaturen. Du kan koble til alle de andre verdiene du får, og deretter løse for t₀.

For eksempel: Si at du tilfører 75,0 Joule energi til 2,0 gram vann, og øker temperaturen til 87 ° C. Vannets spesifikke varme er 4,184 Joule / gram ° C. Hva var vanntemperaturen på vannet?

Plugg de gitte verdiene i ligningen din:

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

Forenkle:

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

8,96 ° C = (87 ° C - t₀)

78 ° C = t₀.

Det er et viktig unntak å huske på. Den spesifikke varmeligningen fungerer ikke under en faseendring, for eksempel fra en væske til en gass eller et fast stoff til en væske. Det er fordi all den ekstra energien som pumpes inn brukes til faseendringen, ikke til å øke temperaturen. Så temperaturen holder seg flat i løpet av den perioden, og kaster forholdet mellom energi, temperatur og spesifikk varme i den situasjonen.