Как рассчитать теплопоглощение

В повседневном языке люди используют термины тепло и температура как синонимы. Однако в области термодинамики и физики в более широком смысле эти два термина имеют очень разные значения. Если вы пытаетесь подсчитать, сколько тепла поглощает что-то, когда вы повышаете его температуру, вам нужно понимать разницу между ними и то, как рассчитать одно по другому. Вы можете сделать это легко: просто умножьте теплоемкость вещества, которое вы нагреваете, на массу вещества и изменение температуры, чтобы найти поглощенное тепло.

TL; DR (слишком длинный; Не читал)

Рассчитайте поглощение тепла по формуле:

Q = MCТ

Q означает поглощенное тепло, м - масса вещества, поглощающего тепло, c - удельная теплоемкость, ∆Тизменение температуры.

Первый закон термодинамики и тепла

Первый закон термодинамики гласит, что изменение внутренней энергии вещества представляет собой сумму переданного ему тепла и проделанной над ним работы (или переданного ему тепла. минус проделанная работа от Это). «Работа» - это просто слово, которое физики используют для передачи физической энергии. Например, помешивание чашки кофе работает с жидкостью внутри нее, и вы работаете с предметом, когда поднимаете его или бросаете.

instagram story viewer

Тепло - это еще одна форма передачи энергии, но она происходит, когда два объекта находятся при разных температурах друг друга. Если вы нальете в кастрюлю холодную воду и включите плиту, пламя нагреет сковороду, а горячая сковорода нагреет воду. Это повышает температуру воды и придает ей энергию. Второй закон термодинамики гласит, что тепло течет только от более горячих объектов к более холодным, а не наоборот.

Объяснение удельной теплоемкости

Ключом к решению проблемы расчета теплопоглощения является понятие удельной теплоемкости. Разным веществам необходимо разное количество энергии, чтобы передать им разное для повышения температуры, и удельная теплоемкость вещества говорит вам, сколько это. Это количество, обозначенное символом c и измеряется в джоулях / кг градусов Цельсия. Короче говоря, теплоемкость показывает, сколько тепловой энергии (в джоулях) необходимо для повышения температуры 1 кг материала на 1 градус Цельсия. Удельная теплоемкость воды составляет 4 181 Дж / кг ° C, а удельная теплоемкость свинца - 128 Дж / кг ° C. Это сразу говорит о том, что для повышения температуры свинца требуется меньше энергии, чем для повышения температуры воды.

Расчет теплопоглощения

Вы можете использовать информацию в последних двух разделах вместе с одной простой формулой для расчета поглощения тепла в конкретной ситуации. Все, что вам нужно знать, - это нагреваемое вещество, изменение температуры и масса вещества. Уравнение:

Q = MCТ

Здесь, Q означает тепло (то, что вы хотите знать), м означает массу, c означает удельную теплоемкость, а ∆Тизменение температуры. Вы можете узнать изменение температуры, вычтя начальную температуру из конечной температуры.

В качестве примера представьте, что температура 2 кг воды увеличивается с 10 до 50 градусов. Изменение температуры ∆Т= (50-10) градусов Цельсия = 40 градусов Цельсия. Из последнего раздела удельная теплоемкость воды составляет 4 181 Дж / кг градуса Цельсия, поэтому уравнение дает:

Q = 2 кг × 4181 Дж / кг ° C × 40 ° C

= 334 480 Дж = 334,5 кДж

Таким образом, для повышения температуры 2 кг воды на 40 градусов по Цельсию требуется около 334,5 тысяч джоулей (кДж) тепла.

Советы по альтернативным единицам

Иногда удельные теплоемкости указываются в разных единицах. Например, оно может быть указано в джоулях на грамм градусов Цельсия, калориях на грамм градусов Цельсия или джоулях на моль градусов Цельсия. Калория - это альтернативная единица энергии (1 калория = 4,184 джоуля), граммы - это 1/1000 килограмма, а моль (сокращенно - моль) - единица, используемая в химии. Приведенная выше формула остается в силе, пока вы используете согласованные единицы измерения.

Например, если удельная теплоемкость указана в джоулях на грамм градуса Цельсия, укажите массу вещества в граммов или, альтернативно, преобразовать удельную теплоемкость в килограммы, умножив ее на 1,000. Если теплоемкость выражается в джоулях на моль градуса Цельсия, проще всего указать массу вещества в молях. Если теплоемкость указана в калориях / кг градусов Цельсия, ваш результат будет в калориях тепла, а не в джоулях, которые вы можете впоследствии преобразовать, если вам нужен ответ в джоулях.

Если вы встретите градус Кельвина как единица измерения температуры (символ K), для изменения температуры он будет точно таким же, как градус Цельсия, так что вам действительно не нужно ничего делать.

Teachs.ru
  • Доля
instagram viewer