วิธีการคำนวณการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

เทอร์โมไดนามิกส์เป็นสาขาวิชาฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ ความร้อน และการถ่ายเทพลังงาน แม้ว่ากฎของอุณหพลศาสตร์อาจเป็นเรื่องยากที่จะปฏิบัติตาม แต่กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์คือ ความสัมพันธ์ที่เรียบง่ายระหว่างงานที่ทำ ความร้อนเพิ่ม และการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของ a สาร หากคุณต้องคำนวณการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ อาจเป็นกระบวนการง่ายๆ ในการลบอุณหภูมิเก่าออกจากอุณหภูมิใหม่ หรืออาจเกี่ยวข้องกับกฎข้อแรก ปริมาณพลังงานที่เติมเป็นความร้อน และความจุความร้อนจำเพาะของสารใน คำถาม.

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างง่ายคำนวณโดยการลบอุณหภูมิสุดท้ายออกจากอุณหภูมิเริ่มต้น คุณอาจต้องแปลงจากฟาเรนไฮต์เป็นเซลเซียสหรือในทางกลับกัน ซึ่งคุณสามารถทำได้โดยใช้สูตรหรือเครื่องคิดเลขออนไลน์

เมื่อเกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อน ให้ใช้สูตรนี้: เปลี่ยนอุณหภูมิ = Q / cm เพื่อคำนวณการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจากปริมาณความร้อนที่กำหนด คิว แสดงถึงความร้อนที่เพิ่มเข้ามา ค คือความจุความร้อนจำเพาะของสารที่คุณกำลังให้ความร้อน และ ม คือมวลของสารที่คุณกำลังให้ความร้อน

พื้นหลังสำคัญที่คุณต้องการสำหรับการคำนวณอุณหภูมิคือความแตกต่างระหว่างความร้อนและอุณหภูมิ อุณหภูมิของสารเป็นสิ่งที่คุ้นเคยในชีวิตประจำวัน เป็นปริมาณที่คุณวัดด้วยเทอร์โมมิเตอร์ คุณทราบด้วยว่าจุดเดือดและจุดหลอมเหลวของสารขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ในความเป็นจริง อุณหภูมิเป็นตัววัดพลังงานภายในที่สารมี แต่ข้อมูลนั้นไม่สำคัญสำหรับการคำนวณการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

ความร้อนแตกต่างกันเล็กน้อย นี่เป็นคำศัพท์สำหรับการถ่ายโอนพลังงานผ่านการแผ่รังสีความร้อน กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์กล่าวว่าการเปลี่ยนแปลงของพลังงานเท่ากับผลรวมของความร้อนที่เพิ่มเข้ามาและงานที่ทำ กล่าวอีกนัยหนึ่ง คุณสามารถให้พลังงานมากขึ้นกับบางสิ่งโดยการทำให้ร้อนขึ้น (ถ่ายเทความร้อนไป) หรือโดยการเคลื่อนไหวร่างกายหรือกวนมัน (ทำงานกับมัน)

การคำนวณอุณหภูมิที่ง่ายที่สุดที่คุณอาจต้องทำคือการหาความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิเริ่มต้นและอุณหภูมิสิ้นสุด นี้เป็นเรื่องง่าย คุณลบอุณหภูมิสุดท้ายออกจากอุณหภูมิเริ่มต้นเพื่อค้นหาความแตกต่าง ดังนั้น ถ้าบางอย่างเริ่มต้นที่ 50 องศาเซลเซียส และสิ้นสุดที่ 75 องศาเซลเซียส การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะอยู่ที่ 75 องศาเซลเซียส - 50 องศาเซลเซียส = 25 องศาเซลเซียส สำหรับอุณหภูมิที่ลดลง ผลลัพธ์จะเป็นลบ

ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดสำหรับการคำนวณประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อคุณต้องการแปลงอุณหภูมิ อุณหภูมิทั้งสองต้องเป็นฟาเรนไฮต์หรือเซลเซียส หากคุณมีอย่างละอัน ให้แปลงอย่างใดอย่างหนึ่ง หากต้องการเปลี่ยนจากฟาเรนไฮต์เป็นเซลเซียส ให้ลบ 32 จากจำนวนในฟาเรนไฮต์ คูณผลลัพธ์ด้วย 5 แล้วหารด้วย 9 ในการแปลงจากเซลเซียสเป็นฟาเรนไฮต์ ขั้นแรกให้คูณจำนวนด้วย 9 แล้วหารด้วย 5 และสุดท้ายบวก 32 เข้ากับผลลัพธ์ หรือใช้เครื่องคิดเลขออนไลน์

หากคุณกำลังประสบปัญหาที่ซับซ้อนมากขึ้นเกี่ยวกับการถ่ายเทความร้อน การคำนวณการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะทำได้ยากขึ้น สูตรที่คุณต้องการคือ:

การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ = Q / cm

ที่ไหน คิว คือความร้อนที่เพิ่มเข้ามา ค คือความจุความร้อนจำเพาะของสาร และ ม คือมวลของสารที่คุณกำลังทำให้ร้อนขึ้น ความร้อนมีหน่วยเป็นจูล (J) ความจุความร้อนจำเพาะมีหน่วยเป็นจูลต่อกิโลกรัม (หรือกรัม) °C และมวลมีหน่วยเป็นกิโลกรัม (กก.) หรือกรัม (ก.) น้ำมีความจุความร้อนจำเพาะเพียง 4.2 J/g °C ดังนั้นหากคุณเพิ่มอุณหภูมิน้ำ 100 กรัมโดยใช้ความร้อน 4,200 J คุณจะได้รับ:

อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง = 4200 J ÷ (4.2 J/g °C × 100 g) = 10 °C

อุณหภูมิของน้ำเพิ่มขึ้น 10 องศาเซลเซียส สิ่งเดียวที่คุณต้องจำไว้คือคุณต้องใช้หน่วยที่สม่ำเสมอสำหรับมวล หากคุณมีความจุความร้อนจำเพาะเป็น J/g °C คุณต้องมีมวลของสารเป็นกรัม หากคุณมี J/kg °C คุณต้องมีมวลของสารเป็นกิโลกรัม