Како израчунати апсорпцију топлоте

У свакодневном језику, људи термине топлота и температура користе наизменично. У ширем смислу термодинамике и физике, та два појма имају врло различита значења. Ако покушавате да израчунате колико топлоте нешто апсорбује када повисите температуру, морате да разумете разлику између њих две и како израчунати једно од другог. То можете лако: само помножите топлотни капацитет супстанце коју загревате са масом супстанце и променом температуре да бисте пронашли апсорбовану топлоту.

ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)

Израчунајте апсорпцију топлоте користећи формулу:

К = мц∆Т.

К значи апсорбована топлота, м је маса супстанце која упија топлоту, ц је специфични топлотни капацитет и ∆Т.је промена температуре.

Први закон термодинамике каже да је промена унутрашње енергије супстанце збир топлоте која јој се преноси и рада на њој (или топлоте која јој се преноси минус обављени посао од стране то). „Рад“ је само реч коју физичари користе за пренос физичке енергије. На пример, мешање шољице кафе делује у течности унутар ње, а ви радите на предмету када га подигнете или баците.

Топлота је још један облик преноса енергије, али он се одвија када се два предмета међусобно налазе на различитим температурама. Ако ставите хладну воду у шерпу и укључите шпорет, пламен загрева шерпу, а врућа шерпа загрева воду. Ово подиже температуру воде и даје јој енергију. Други закон термодинамике налаже да топлота тече само од врелијих предмета до хладнијих, а не обрнуто.

Кључ за решавање проблема израчунавања апсорпције топлоте је концепт специфичног топлотног капацитета. Различитим супстанцама је потребна различита количина енергије која им се преноси да би повисиле температуру, а специфични топлотни капацитет супстанце вам говори колико је то. Ово је величина која има симбол ц и мерено у џулима / кг Целзијусових степени. Укратко, топлотни капацитет вам говори колико је топлотне енергије (у џулима) потребно за подизање температуре од 1 кг материјала за 1 степен Ц. Специфични топлотни капацитет воде је 4.181 Ј / кг степена Ц, а специфични топлотни капацитет олова 128 Ј / кг степена Ц. Ово вам на први поглед говори да је за повећање температуре олова потребно мање енергије него воде.

Информације из последња два одељка можете да користите заједно са једном једноставном формулом за израчунавање апсорпције топлоте у одређеној ситуацији. Све што треба да знате је супстанца која се загрева, промена температуре и маса супстанце. Једначина је:

К = мц∆Т.

Ево, К значи топлота (оно што желите да знате), м значи маса, ц означава специфични топлотни капацитет и ∆Т.је промена температуре. Промену температуре можете пронаћи одузимањем почетне температуре од коначне температуре.

Као пример, замислите повећање температуре 2 кг воде са 10 степени на 50 степени Ц. Промена температуре је ∆Т.= (50 - 10) степени Ц = 40 степени Ц. Из последњег одељка, специфични топлотни капацитет воде је 4.181 Ј / кг степена Ц, па једначина даје:

К = 2 кг × 4181 Ј / кг степена Ц × 40 степени Ц.

= 334.480 Ј = 334.5 кЈ

Дакле, потребно је око 334,5 хиљада џула (кЈ) топлоте да би се температура од 2 кг воде подигла за 40 степени Ц.

Понекад се специфични топлотни капацитети дају у различитим јединицама. На пример, може се наводити у џулима / грам степени Ц, калоријама / грам степени Ц или џулима / мол степени Ц. Калорија је наизменична јединица енергије (1 калорија = 4,184 џула), грами су 1/1000 килограма, а крт (скраћен на мол) је јединица која се користи у хемији. Све док користите доследне јединице, горња формула ће важити.

На пример, ако је специфична топлота дата у џулима / граму степена Ц, наведите масу супстанце у грама, или пак претворите специфични топлотни капацитет у килограме множењем са 1,000. Ако је топлотни капацитет дат у џулима / мол степени Ц, најлакше је навести и масу супстанце у моловима. Ако је топлотни капацитет дат у калоријама / кг степена Ц, ваш резултат биће у калоријама топлоте уместо у џулима, које касније можете претворити ако вам је потребан одговор у џулима.

Ако наиђете на Келвина као јединицу за температуру (симбол К), за промене температуре ово је потпуно исто као Целзијус, тако да заправо не треба ништа да радите.