Vilket tar mer energi att värma upp: luft eller vatten? Vad sägs om vatten kontra metall eller vatten mot en annan vätska som läsk?
Dessa frågor och många andra är relaterade till en egenskap hos materia som kallas specifik värme. Specifik värme är den mängd värme per massenhet som behövs för att höja ett ämnes temperatur med en grad Celsius.
Så det tar mer energi att värma upp vatten än luft eftersom vatten och luft har olika specifika värme.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Använd formeln:
Q = mcΔT, också skrivet Q = mc (T - t0)
för att hitta initialtemperaturen (t0) i ett specifikt värmeproblem.
I själva verket har vatten en av de högsta specifika värmerna för något "vanligt" ämne: Det är 4,186 joule / gram ° C. Det är därför vatten är så användbart för att dämpa temperaturen på maskiner, människokroppar och till och med planeten.
Ekvation för specifik värme
Du kan använda egenskapen för specifik värme för att hitta ett ämnes initialtemperatur. Ekvationen för specifik värme skrivs vanligtvis:
Q = mcΔT
där Q är mängden tillsatt värmeenergi, m är ämnets massa, c är specifik värme, en konstant och AT betyder "temperaturförändring."
Se till att dina måttenheter matchar de enheter som används i den specifika värmekonstanten! Ibland kan till exempel den specifika värmen använda Celsius. Andra gånger får du SI-enheten för temperatur, vilket är Kelvin. I dessa fall kommer enheterna för specifik värme antingen att vara Joule / gram ° C eller annars Joule / gram K. Detsamma kan hända med gram kontra kilogram för massan, eller Joule till Bmu för energi. Var noga med att kontrollera enheterna och göra omvandlingar som behövs innan du börjar.
Använd specifik värme för att hitta initialtemperatur
ΔT kan också skrivas (T - t0), eller ett ämnes nya temperatur minus dess initialtemperatur. Så ett annat sätt att skriva ekvationen för specifik värme är:
Q = mc (T - t0)
Så den här omskrivna formen av ekvationen gör det enkelt att hitta initialtemperatur. Du kan ansluta alla andra värden som du får och sedan lösa för t0.
Till exempel: Anta att du tillsätter 75,0 Joule energi till 2,0 gram vatten och höjer temperaturen till 87 ° C. Vattens specifika värme är 4,184 Joule / gram ° C. Vad var vattentemperaturen i början?
Anslut de angivna värdena till din ekvation:
75.o J = 2,0 g x (4,184 J / g ° C) x (87 ° C - t0).
Förenkla:
75.o J = 8,368 J / ° C x (87 ° C - t0).
8,96 ° C = (87 ° C - t0)
78 ° C = t0.
Specifika värme- och fasförändringar
Det finns ett viktigt undantag att tänka på. Den specifika värmeekvationen fungerar inte under en fasförändring, till exempel från en vätska till en gas eller ett fast ämne till en vätska. Det beror på att all extra energi som pumpas in används för fasförändringen, inte för att öka temperaturen. Så temperaturen förblir platt under den perioden och kastar bort förhållandet mellan energi, temperatur och specifik värme i den situationen.