Co wymaga więcej energii do podgrzania: powietrze czy woda? Co powiesz na wodę kontra metal lub wodę kontra inny płyn, taki jak soda?
Te i wiele innych pytań dotyczy właściwości materii zwanej ciepłem właściwym. Ciepło właściwe to ilość ciepła na jednostkę masy potrzebna do podniesienia temperatury substancji o jeden stopień Celsjusza.
Tak więc do podgrzania wody potrzeba więcej energii niż powietrza, ponieważ woda i powietrze mają różne ciepło właściwe.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Użyj wzoru:
Q = mcΔT, również napisane Q = mc (T - t0)
znaleźć temperaturę początkową (t0) w konkretnym problemie cieplnym.
W rzeczywistości woda ma jeden z najwyższych temperatur właściwych ze wszystkich „pospolitych” substancji: ma 4,186 dżuli/gram °C. Dlatego woda jest tak użyteczna w łagodzeniu temperatury maszyn, ludzkich ciał, a nawet planety.
Równanie dla ciepła właściwego
Możesz użyć właściwości ciepła właściwego, aby znaleźć początkową temperaturę substancji. Równanie na ciepło właściwe jest zwykle zapisywane:
Q = mcΔT
gdzie Q to ilość dodanej energii cieplnej, m to masa substancji, c to ciepło właściwe, stała, a ΔT oznacza „zmianę temperatury”.
Upewnij się, że twoje jednostki miary odpowiadają jednostkom użytym w określonej stałej ciepła! Na przykład czasami ciepło właściwe może wykorzystywać stopnie Celsjusza. Innym razem otrzymasz jednostkę SI dla temperatury, czyli Kelvin. W takich przypadkach jednostkami ciepła właściwego będą dżule/gram °C lub dżule/gram K. To samo może się zdarzyć w przypadku gramów kontra kilogramy dla masy lub dżuli do Bmu dla energii. Pamiętaj, aby sprawdzić jednostki i dokonać wszelkich niezbędnych konwersji, zanim zaczniesz.
Wykorzystanie ciepła właściwego do określenia temperatury początkowej
ΔT można również zapisać (T - t0) lub nowa temperatura substancji minus jej temperatura początkowa. Czyli innym sposobem zapisania równania na ciepło właściwe jest:
Q = mc (T - t0)
Tak więc ta przepisana postać równania ułatwia znalezienie temperatury początkowej. Możesz wstawić wszystkie inne podane wartości, a następnie znaleźć t0.
Na przykład: Powiedzmy, że dodajesz 75,0 dżuli energii do 2,0 gramów wody, podnosząc jej temperaturę do 87°C. Ciepło właściwe wody wynosi 4,184 dżuli/gram °C. Jaka była początkowa temperatura wody?
Wstaw podane wartości do swojego równania:
75,o J = 2,0 g x (4,184 J/g°C) x (87 °C - t0).
Uproszczać:
75.o J = 8,368 J/°C x (87 °C - t0).
8,96 °C = (87 °C - t0)
78°C = t0.
Specyficzne zmiany ciepła i fazy
Należy pamiętać o jednym ważnym wyjątku. Równanie ciepła właściwego nie działa podczas zmiany fazy, na przykład z cieczy w gaz lub ciała stałego w ciecz. Dzieje się tak, ponieważ cała dodatkowa energia, która jest wpompowana, jest wykorzystywana do zmiany fazy, a nie do zwiększania temperatury. Tak więc temperatura pozostaje w tym okresie stała, odrzucając w tej sytuacji zależność między energią, temperaturą i ciepłem właściwym.