Termodynamik är fysikområdet som berör temperatur, värme och i slutändan energiöverföringar. Även om termodynamikens lagar kan vara lite knepiga att följa, är termodynamikens första lag ett enkelt förhållande mellan det utförda arbetet, tillagd värme och förändringen i intern energi av a ämne. Om du måste beräkna en temperaturförändring är det antingen en enkel process att subtrahera den gamla temperaturen från den nya en, eller den kan innefatta den första lagen, mängden energi som tillsätts som värme och ämnets specifika värmekapacitet fråga.
TL; DR (för lång; Läste inte)
En enkel temperaturförändring beräknas genom att subtrahera den slutliga temperaturen från den ursprungliga temperaturen. Du kan behöva konvertera från Fahrenheit till Celsius eller vice versa, vilket du kan göra med en formel eller en online-räknare.
När värmeöverföring är inblandad, använd denna formel: temperaturförändring = Q / cm för att beräkna temperaturförändringen från en viss mängd tillsatt värme. F representerar den tillsatta värmen,
c är den specifika värmekapaciteten för det ämne du värmer upp, och m är massan av det ämne du värmer upp.Vad är skillnaden mellan värme och temperatur?
Den viktigaste biten av bakgrund du behöver för en temperaturberäkning är skillnaden mellan värme och temperatur. Temperaturen på ett ämne är något du känner till från vardagen. Det är mängden du mäter med en termometer. Du vet också att kokpunkter och smältpunkter för ämnen beror på deras temperatur. I själva verket är temperaturen ett mått på den inre energi som ett ämne har, men den informationen är inte viktig för att räkna ut temperaturförändringen.
Värme är lite annorlunda. Detta är en term för överföring av energi genom termisk strålning. Den första lagen om termodynamik säger att förändringen i energi är lika med summan av tillsatt värme och utfört arbete. Med andra ord kan du ge mer energi till något genom att värma upp det (överföra värme till det) eller genom att fysiskt flytta eller röra det (göra arbete på det).
Enkel förändring av temperaturberäkningar
Den enklaste temperaturberäkningen du kan behöva göra innebär att man räknar ut skillnaden mellan start- och sluttemperatur. Det här är lätt. Du subtraherar den slutliga temperaturen från starttemperaturen för att hitta skillnaden. Så om något börjar vid 50 grader Celsius och slutar vid 75 grader C, är temperaturförändringen 75 grader C - 50 grader C = 25 grader C. För temperaturminskningar är resultatet negativt.
Den största utmaningen för denna typ av beräkning uppstår när du behöver göra en temperaturomvandling. Båda temperaturerna måste vara antingen Fahrenheit eller Celsius. Om du har en av varje, konvertera en av dem. För att byta från Fahrenheit till Celsius, dra 32 från beloppet i Fahrenheit, multiplicera resultatet med 5 och dela det sedan med 9. För att konvertera från Celsius till Fahrenheit, multiplicera först beloppet med 9, sedan dividera det med 5 och slutligen lägga till 32 i resultatet. Alternativt kan du bara använda en online-kalkylator.
Beräkning av temperaturförändring från värmeöverföring
Om du gör ett mer komplicerat problem med värmeöverföring är det svårare att beräkna temperaturförändringen. Formeln du behöver är:
Förändring av temperatur = Q / cm
Var F är värmen tillsatt, c är ämnets specifika värmekapacitet, och m är massan av det ämne du värmer upp. Värmen anges i joule (J), den specifika värmekapaciteten är en mängd i joule per kilogram (eller gram) ° C, och massan är i kg (kg) eller gram (g). Vatten har en specifik värmekapacitet på knappt 4,2 J / g ° C, så om du höjer temperaturen på 100 g vatten med 4200 J värme får du:
Temperaturförändring = 4200 J ÷ (4,2 J / g ° C × 100 g) = 10 ° C
Vattnet ökar i temperatur med 10 grader C. Det enda du behöver komma ihåg är att du måste använda konsekventa enheter för massa. Om du har en specifik värmekapacitet i J / g ° C, behöver du ämnets massa i gram. Om du har den i J / kg ° C, behöver du ämnets massa i kg.