Care necesită mai multă energie pentru încălzire: aer sau apă? Ce zici de apă versus metal sau apă versus alt lichid ca sifonul?
Aceste întrebări și multe altele sunt legate de o proprietate a materiei numită căldură specifică. Căldura specifică este cantitatea de căldură pe unitate de masă necesară pentru a crește temperatura unei substanțe cu un grad Celsius.
Deci este nevoie de mai multă energie pentru a încălzi apa decât aerul, deoarece apa și aerul au călduri specifice diferite.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Folosiți formula:
Q = mcΔT, de asemenea scris Q = mc (T - t0)
pentru a găsi temperatura inițială (t0) într-o problemă specifică de căldură.
De fapt, apa are una dintre cele mai mari călduri specifice din orice substanță „comună”: are 4.186 joule / gram ° C. De aceea apa este atât de utilă în moderarea temperaturii utilajelor, a corpurilor umane și chiar a planetei.
Ecuație pentru căldură specifică
Puteți utiliza proprietatea căldurii specifice pentru a găsi temperatura inițială a unei substanțe. Ecuația pentru căldura specifică este de obicei scrisă:
Q = mcΔT
unde Q este cantitatea de energie termică adăugată, m este masa substanței, c este căldură specifică, o constantă, iar ΔT înseamnă „schimbare de temperatură”.
Asigurați-vă că unitățile dvs. de măsură se potrivesc cu unitățile utilizate în constanta de căldură specifică! De exemplu, uneori căldura specifică poate folosi Celsius. Alteori, veți obține unitatea SI pentru temperatură, care este Kelvin. În aceste cazuri, unitățile pentru căldură specifică vor fi fie Jouli / gram ° C, fie Joules / gram K. Același lucru s-ar putea întâmpla cu grame față de kilograme pentru masă sau Joule la Bmu pentru energie. Asigurați-vă că verificați unitățile și efectuați conversiile necesare înainte de a începe.
Utilizarea căldurii specifice pentru a găsi temperatura inițială
ΔT poate fi scris și (T - t0), sau noua temperatură a unei substanțe minus temperatura inițială. Deci, un alt mod de a scrie ecuația pentru căldura specifică este:
Q = mc (T - t0)
Deci, această formă rescrisă a ecuației simplifică găsirea temperaturii inițiale. Puteți conecta toate celelalte valori care vi se oferă, apoi rezolvați pentru t0.
De exemplu: Spuneți că adăugați 75,0 Jouli de energie la 2,0 grame de apă, ridicând temperatura la 87 ° C. Căldura specifică a apei este de 4.184 Jouli / gram ° C. Care a fost temperatura inițială a apei?
Conectați valorile date în ecuația dvs.:
75.o J = 2,0 g x (4,184 J / g ° C) x (87 ° C - t0).
Simplifica:
75.o J = 8.368 J / ° C x (87 ° C - t0).
8,96 ° C = (87 ° C - t0)
78 ° C = t0.
Modificări specifice de căldură și fază
Există o excepție importantă de reținut. Ecuația specifică căldurii nu funcționează în timpul unei schimbări de fază, de exemplu, de la un lichid la un gaz sau un solid la un lichid. Asta pentru că toată energia suplimentară care este pompată este folosită pentru schimbarea fazei, nu pentru creșterea temperaturii. Deci temperatura rămâne plană în acea perioadă, eliminând relația dintre energie, temperatură și căldură specifică în acea situație.