Čo vyžaduje viac energie na zahriatie: vzduch alebo voda? Čo tak voda verzus kov alebo voda verzus iná tekutina ako sóda?
Tieto otázky a mnoho ďalších súvisí s vlastnosťou hmoty nazývanou špecifické teplo. Merné teplo je množstvo tepla na jednotku hmotnosti potrebné na zvýšenie teploty látky o jeden stupeň Celzia.
Na zohriatie vody teda treba viac energie ako vzduchu, pretože voda a vzduch majú rôzne špecifické horúčavy.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Použite vzorec:
Q = mcΔT, tiež písomné Q = mc (T - t0)
nájsť počiatočnú teplotu (t0) pri konkrétnom probléme s teplom.
Voda má v skutočnosti jednu z najvyšších špecifických horúčav zo všetkých „bežných“ látok: je to 4,186 joule / gram ° C. Preto je voda taká užitočná pri zmierňovaní teploty strojov, ľudských tiel a dokonca aj planéty.
Rovnica pre špecifické teplo
Vlastnosť špecifického tepla môžete použiť na zistenie počiatočnej teploty látky. Rovnica pre špecifické teplo sa zvyčajne píše:
Q = mcΔT
kde Q je množstvo pridanej tepelnej energie, m je hmotnosť látky, c je špecifické teplo, konštanta a ΔT znamená „zmena teploty“.
Uistite sa, že vaše jednotky merania zodpovedajú jednotkám použitým v špecifickej tepelnej konštante! Napríklad niekedy môže špecifické teplo využívať Celzia. Inokedy dostanete jednotku teploty SI, čo je Kelvin. V týchto prípadoch budú jednotky špecifického tepla buď Joule / gram ° C, alebo Joule / gram K. To isté sa môže stať pri gramoch proti kilogramom hmotnosti alebo Jouloch k Bmu za energiu. Skôr ako začnete, nezabudnite skontrolovať jednotky a vykonať potrebné konverzie.
Použitie špecifického tepla na nájdenie počiatočnej teploty
ΔT možno tiež zapísať (T - t0) alebo nová teplota látky mínus jej počiatočná teplota. Ďalším spôsobom, ako napísať rovnicu pre špecifické teplo, je:
Q = mc (T - t0)
Takže táto prepísaná forma rovnice uľahčuje nájdenie počiatočnej teploty. Môžete pripojiť všetky ostatné hodnoty, ktoré ste dostali, a potom vyriešiť pre t0.
Napríklad: Povedzme, že do 2,0 gramov vody pridáte 75,0 joulov energie a zvýšite tak ich teplotu na 87 ° C. Špecifické teplo vody je 4,184 J / gram ° C. Aká bola počiatočná teplota vody?
Zadajte dané hodnoty do svojej rovnice:
75.o J = 2,0 g x (4,184 J / g ° C) x (87 ° C - t0).
Zjednodušiť:
75.o J = 8,368 J / ° C x (87 ° C - t0).
8,96 ° C = (87 ° C - t0)
78 ° C = t0.
Špecifické zmeny tepla a fáz
Je potrebné mať na pamäti jednu dôležitú výnimku. Rovnica špecifického tepla nefunguje počas fázovej zmeny, napríklad z kvapaliny na plyn alebo z tuhej látky na kvapalinu. Je to preto, že všetka energia, ktorá sa načerpáva, sa používa na fázovú zmenu, nie na zvýšenie teploty. Takže teplota počas tohto obdobia zostáva rovnaká, čím sa v tejto situácii zruší vzťah medzi energiou, teplotou a špecifickým teplom.