Sådan beregnes varmeabsorption

I hverdagssprog bruger folk termene varme og temperatur med hinanden. På området for termodynamik og fysik mere bredt har de to udtryk dog meget forskellige betydninger. Hvis du forsøger at beregne hvor meget varme absorberes af noget, når du hæver temperaturen, skal du forstå forskellen mellem de to og hvordan man beregner den ene fra den anden. Du kan gøre det nemt: Forøg kun varmekapaciteten af ​​det stof, du opvarmer ved massens masse og temperaturændringen for at finde varmen absorberet.

TL; DR (For længe; Didn ' t Læs)

Beregn varmeabsorption ved hjælp af formlen:

Q

= mc
Δ T

Q

betyder den absorberede varme m
massens masse absorberer varme c
er den specifikke varmekapacitet og Δ T

er temperaturændringen.

Den første lov af termodynamik og varme

Den Første lov i termodynamikken fastslår, at forandringen i indre energi af et stof er summen af ​​varmen overført til den og det arbejde der er udført på det (eller varmen overføres til det minus det arbejde, der udføres af
det). "Arbejde" er blot et ord fysikere bruger til fysisk energioverførsel. For eksempel arbejder omrøring af en kop kaffe i væsken inde i det, og du arbejder på et objekt, når du henter det eller smider det.

Varme er en anden form for energioverførsel, men det er en der finder sted, når to objekter er ved forskellige temperaturer til hinanden. Hvis du lægger koldt vand i en gryde, og tænd ovnen, opvarmer flammerne gryden, og den varme gryde opvarmer vandet. Dette hæver temperaturen på vandet og giver det energi. Den anden lov i termodynamikken dikterer, at varme kun strømmer fra varmere genstande til koldere, ikke omvendt.

Specifik varmekapacitet forklaret

Nøglen til at løse problemet med beregning af varmeabsorption er begrebet specifik varmekapacitet. Forskellige stoffer har brug for forskellige mængder energi, der skal overføres til dem for at hæve temperaturen, og stoffets specifikke varmekapacitet fortæller dig, hvor meget det er. Dette er en mængde givet symbolet c
og målt i joules /kg grad Celsius. Kort sagt fortæller varmekapaciteten dig hvor meget varmeenergi (i joules) er nødvendig for at hæve temperaturen på 1 kg af et materiale med 1 grad C. Vands specifikke varmekapacitet er 4.181 J /kg grad C, og den specifikke varmekapaciteten af ​​bly er 128 J /kg grad C. Dette fortæller dig et øjeblik, at det tager mindre energi at øge blyens temperatur, end det gør vand.

Beregning af varmeabsorption

Du kan bruge oplysningerne i de sidste to sektioner sammen med en enkel formel til at beregne varmeabsorptionen i en bestemt situation. Alt du behøver at vide er, at stoffet opvarmes, temperaturændringen og stoffets masse. Ligningen er:

Q

= mc
Δ T

Her betyder Q
varme (hvad du vil vide), m
betyder masse, c
den specifikke varmekapacitet og Δ T

er temperaturændringen. Du kan finde temperaturændringen ved at trække starttemperaturen fra den endelige temperatur.

For eksempel forestill dig at øge temperaturen på 2 kg vand fra 10 grader til 50 grader C. Temperaturændringen er Δ T

= (50 - 10) grader C = 40 grader C. Fra den sidste sektion er den specifikke varmekapacitet for vand 4,181 J /kg grad C, så ligningen giver :

Q

= 2 kg × 4181 J /kg grad C × 40 grader C

= 334.480 J = 334.5 kJ

Så det tager omkring 334.5 tusind joules (kJ) af varme til at hæve temperaturen på 2 kg vand ved 40 grader C.

Tips om alternative enheder

Sommetider gives specifik varmekapacitet i forskellige enheder. For eksempel kan det citeres i joules /gram grader C, kalorier /gram grader C eller joules /mol grader C. En kalorie er en alternativ energienhed (1 kalorie = 4,184 joules), gram er 1/1000 kilogram , og en mol (forkortet til mol) er en enhed, der anvendes i kemi. Så længe du bruger ensartede enheder, vil ovenstående formel holde.

Hvis den specifikke varme er angivet i joules /gram grad C, skal du også citere masse af stoffet i gram eller alternativt konvertere Den specifikke varmekapacitet i kilo ved at multiplicere den med 1.000. Hvis varmekapaciteten er angivet i joules /mol grad C, er det nemmest at citere massens masse i mol. Hvis varmekapaciteten er angivet i kalorier /kg grad C, vil dit resultat være i kalorier af varme i stedet for joules, som du kan konvertere bagefter, hvis du har brug for svaret i joules.

Hvis du møder Kelvin som en enhed for temperatur (symbol K), for temperaturændringer er dette nøjagtigt det samme som Celsius, så du behøver ikke virkelig at gøre noget.