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 = MC∆Т
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.
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 = MC∆Т
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.