gtemata.com

Cum se calculează capacitatea termică

Capacitatea termică măsoară cantitatea de energie necesară pentru creșterea temperaturii unui corp cu un grad. Găsirea capacității termice a unui material este redusă la o formulă simplă: împărțiți doar căldura schimbată între corp și mediu cu diferența de temperatură, astfel încât să obțineți energia pe grad. Fiecare material existent are o capacitate termică specifică.

Formula: capacitatea căldurii = (schimbă căldură) / (diferența de temperatură)

paşi

Partea 1

Calculați capacitatea termică a unui corp
1
Aflați formula de capacitate termică. Pentru a cunoaște această caracteristică a unui material, împărțiți doar cantitatea de energie furnizată (E) de diferența de temperatură generată (T). Conform acestei definiții, ecuația noastră este: capacitatea de căldură = E / T.
  • Exemplu: pentru a crește temperatura unui bloc de 5 ° C este necesară o energie de 2000 J (joule). Care este capacitatea termică a blocului?
  • Capacitatea termică = E / T.
  • Capacitate termică = 2000 J / 5 ° C.
  • Capacitate termică = 500 J / ° C (jouli pe grad Celsius).
  • 2
    Găsiți diferența de temperatură pentru variații de grade diferite. De exemplu, dacă doriți să aflați capacitatea termică a unui corp la care trebuie să aplicați o energie de 60 J pentru a genera o creștere a temperaturii de la 8 ° C la 20 ° C, atunci mai întâi trebuie să cunoașteți diferența de temperatură. Deoarece 20 ° C - 8 ° C = 12 ° C, știți că temperatura corpului sa schimbat cu 12 ° C. procedură:
  • Capacitatea termică = E / T.
  • Capacitatea termică a corpului = 60 J / (20 ° C - 8 ° C).
  • 60 J / 12 ° C.
  • Capacitatea termică a corpului = 5 J / ° C.
  • 3
    Utilizați unitățile de măsură corecte, astfel încât soluțiile la probleme să fie sensibile. O capacitate termică de 300 nu are sens decât dacă știți cum a fost măsurată. Capacitatea termică se măsoară în energie pe grad. Deoarece energia este exprimată în jouli (J) și diferența de temperatură în grade Celsius (° C), atunci soluția indică câte jouli sunt necesare pentru a genera o diferență de temperatură de un grad Celsius. Din acest motiv, răspunsul dvs. trebuie să fie exprimat ca 300 J / ° C sau 300 jouli pe gradul Celsius.
  • Dacă ați măsurat energia în calorii și temperatura în kelvin, atunci răspunsul dvs. va fi de 300 cal / K
  • 4
    Rețineți că această formulă este valabilă și pentru procesul de răcire a corpului. Când un obiect devine mai rece decât 2 grade, acesta pierde aceeași cantitate de căldură pe care ar dobândi-o dacă și-a mărit temperatura cu 2 grade. Din acest motiv, dacă problema fizică necesită: "Care este capacitatea termică a unui obiect care pierde 50 J de energie și scade temperatura cu 5 ° C?", atunci răspunsul dvs. va fi:
  • Capacitate termică: 50 J / 5 ° C.
  • Capacitate termică = 10 J / ° C

    • Partea 2

    Utilizați căldura specifică a unui material
    1


    Cunoașteți că căldura specifică este cantitatea de energie necesară pentru creșterea temperaturii unui gram de material cu un grad. Când știți capacitatea termică a unei unități de masă a unui obiect (1 gram, 1 uncie, 1 kilogram și așa mai departe), atunci ați găsit căldura specifică a materialului. Se indică căldura specifică câtă energie este necesară pentru a crește o unitate de material cu un grad. De exemplu, 0,417 J este necesar pentru creșterea temperaturii unui gram de apă cu un grad Celsius. Din acest motiv, căldura specifică a apei este de 0,417 J / ° Cg.
    • Căldura specifică a unui material este o valoare constantă. Aceasta înseamnă că toată apa pură are întotdeauna o căldură specifică de 0,417 J / ° Cg.
  • 2
    Utilizați formula de capacitate termică pentru a găsi căldura specifică a obiectului. Nu este o procedură dificilă, doar subdivizați răspunsul final pentru masa corporală. Rezultatul vă va spune cât de multă energie este necesară pentru fiecare unitate de masă a materialului - de exemplu, câte jouli sunt necesare pentru a schimba 1 g de gheață la 1 ° C.
  • exemplu: "Am 100 g de gheață. 406 J este necesar pentru a crește temperatura cu 2 ° C, care este căldura specifică a gheții?"`
  • Capacitatea termică pe 100 g de gheață = 406 J / 2 ° C.
  • Capacitatea termică la 100 g de gheață = 203 J / ° C
  • Capacitatea termică pentru 1 g de gheață = 2,03 J / ° Cg.
  • Dacă aveți îndoieli, gândiți-vă în acești termeni: pentru a crește temperatura unui gram de gheață cu un grad de Celsius, este nevoie de energie de 2,03 J. Deci, dacă aveți 100 g de gheață, va trebui să multiplicați energia de 100 de ori.
  • 3
    Utilizați căldură specifică pentru a găsi energia necesară pentru creșterea temperaturii oricărui material în grade diferite. Căldura specifică a unui material exprimă cantitatea de energie necesară pentru a crește o unitate de materie (de obicei 1 g) cu un grad Celsius. Pentru a găsi căldura necesară pentru a mări orice obiect cu un anumit număr de grade, toate datele trebuie multiplicate. Energia necesară = masa x variația specifică a căldurii x temperatura. Produsul trebuie întotdeauna să fie exprimat în funcție de unitatea de măsură a energiei, de obicei în jouli.
  • Exemplu: dacă căldura specifică a aluminiului este de 0,902 J / ° Cg, cât de multă energie este necesară pentru a crește temperatura de 5 g de aluminiu cu 2 ° C?
  • Energie necesară: = 5 g x 0,902 J / ° C x x 2 ° C.
  • Energie necesară = 9,2 J.
  • 4
    Aflați căldura specifică a diferitelor materiale utilizate în mod obișnuit. Pentru ajutor practic, merită învățat valorile specifice de căldură ale multor materiale care sunt folosite în exemplele de testare și în sarcinile de fizică sau în cazul în care vă veți întâlni în viața reală. Ce învățătură puteți obține din aceste date? De exemplu, puteți vedea că căldura specifică a metalelor este mult mai scăzută decât cea a lemnului, ceea ce înseamnă că o lingură de metal se încălzește mai repede decât o lingură de lemn atunci când o uitați într-o ceașcă de ciocolată caldă. O valoare specifică scăzută a căldurii indică schimbări de temperatură mai rapide
  • Apă: 4,179 J / ° Cg.
  • Aer: 1,01 J / ° Cg.
  • Lemn: 1,76 J / ° Cg.
  • Aluminiu: 0,902 J / ° Cg.
  • Aur: 0,129 J / ° Cg.
  • Fier: 0,450 J / ° Cg.

    • Sfaturi

    • În sistemul internațional, unitatea de măsură a capacității termice este joulele per kelvin și nu joule-ul singur.
    • Diferența de temperatură este reprezentată de delta literă greacă (Δ) și de unitatea de măsură (pentru care scriem 30 ΔK și nu numai 30 K).
    • Căldura (energia) trebuie exprimată în joule conform Sistemului Internațional (foarte recomandat).
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit