Termodynamika to dziedzina fizyki zajmująca się temperaturą, ciepłem i ostatecznie transferem energii. Chociaż zasady termodynamiki mogą być nieco trudne do przestrzegania, pierwszą zasadą termodynamiki jest prosta zależność między wykonaną pracą, dodanym ciepłem i zmianą energii wewnętrznej a substancja. Jeśli musisz obliczyć zmianę temperatury, jest to albo prosty proces odejmowania starej temperatury od nowej jeden, lub może dotyczyć pierwszego prawa, ilości energii dodanej w postaci ciepła i właściwej pojemności cieplnej substancji w pytanie.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Prostą zmianę temperatury oblicza się, odejmując temperaturę końcową od temperatury początkowej. Może być konieczne przeliczenie stopni Fahrenheita na stopnie Celsjusza lub odwrotnie, co można zrobić za pomocą formuły lub kalkulatora internetowego.
Gdy w grę wchodzi przenoszenie ciepła, użyj następującego wzoru: zmiana temperatury = Q / cm, aby obliczyć zmianę temperatury z określonej ilości dodanego ciepła. Q reprezentuje dodane ciepło,
do to właściwa pojemność cieplna substancji, którą ogrzewasz, oraz m to masa podgrzewanej substancji.Jaka jest różnica między ciepłem a temperaturą?
Kluczowym elementem tła potrzebnym do obliczenia temperatury jest różnica między ciepłem a temperaturą. Temperatura substancji to coś, co znamy z życia codziennego. To ilość, którą mierzysz termometrem. Wiesz również, że temperatury wrzenia i topnienia substancji zależą od ich temperatury. W rzeczywistości temperatura jest miarą energii wewnętrznej substancji, ale ta informacja nie jest ważna dla obliczenia zmiany temperatury.
Upał jest nieco inny. Jest to termin na przekazywanie energii przez promieniowanie cieplne. Pierwsza zasada termodynamiki mówi, że zmiana energii równa się sumie dodanego ciepła i wykonanej pracy. Innymi słowy, możesz nadać czemuś więcej energii, podgrzewając to (przenosząc na to ciepło) lub fizycznie poruszając lub mieszając (pracując nad tym).
Prosta zmiana w obliczeniach temperatury
Najprostsze obliczenie temperatury, jakie możesz wykonać, polega na obliczeniu różnicy między temperaturą początkową i końcową. To jest łatwe. Aby znaleźć różnicę, odejmujesz temperaturę końcową od temperatury początkowej. Jeśli więc coś zaczyna się przy 50 stopniach Celsjusza, a kończy przy 75 stopniach C, to zmiana temperatury wynosi 75 stopni C – 50 stopni C = 25 stopni C. W przypadku spadków temperatury wynik jest ujemny.
Największym wyzwaniem dla tego typu obliczeń jest konieczność przeliczenia temperatury. Obie temperatury muszą być w stopniach Fahrenheita lub Celsjusza. Jeśli masz po jednym z nich, przekształć jeden z nich. Aby zmienić stopnie Fahrenheita na stopnie Celsjusza, odejmij 32 od liczby w stopniach Fahrenheita, pomnóż wynik przez 5, a następnie podziel go przez 9. Aby przeliczyć stopnie Celsjusza na Fahrenheita, najpierw pomnóż kwotę przez 9, następnie podziel ją przez 5, a na końcu dodaj 32 do wyniku. Możesz też skorzystać z kalkulatora internetowego.
Obliczanie zmiany temperatury na podstawie wymiany ciepła
Jeśli zajmujesz się bardziej skomplikowanym problemem związanym z przenoszeniem ciepła, obliczenie zmiany temperatury jest trudniejsze. Formuła, której potrzebujesz to:
Zmiana temperatury = Q / cm
Gdzie Q czy dodaje się ciepło, do jest właściwą pojemnością cieplną substancji, oraz m to masa substancji, którą podgrzewasz. Ciepło jest podawane w dżulach (J), ciepło właściwe to ilość w dżulach na kilogram (lub gram) °C, a masa jest w kilogramach (kg) lub gramach (g). Woda ma specyficzną pojemność cieplną nieco poniżej 4,2 J/g °C, więc jeśli podnosisz temperaturę 100 g wody przy użyciu 4200 J ciepła, otrzymujesz:
Zmiana temperatury = 4200 J ÷ (4,2 J/g °C × 100 g) = 10 °C
Temperatura wody wzrasta o 10 stopni C. Jedyną rzeczą, o której musisz pamiętać, jest to, że musisz używać spójnych jednostek masy. Jeśli masz właściwą pojemność cieplną w J/g °C, potrzebujesz masy substancji w gramach. Jeśli masz ją w J/kg °C, potrzebujesz masy substancji w kilogramach.