A hőkapacitás azt méri, hogy mennyi energiát kell hozzáadni egy tárgyhoz, hogy egy fokkal melegebb legyen. Az objektum hőteljesítményét egy egyszerű képlet segítségével találjuk meg - elosztva a hőváltozással szállított hőenergia mennyiségét, hogy meghatározzuk a fokonként szükséges energiamennyiséget. A világon minden anyagnak más a hőkapacitása. (Forrás: 10. osztályú standard fizika könyv)
Képlet: Hőkapacitás = (adott hőenergia) / (hőmérséklet -növekedés)
Lépés
1 /2 -es módszer: Egy objektum hőkapacitásának kiszámítása
1. lépés. Ismerje a hőkapacitás képletét
Egy objektum hőteljesítményét úgy lehet kiszámítani, hogy a szállított hőenergia mennyiségét (E) elosztjuk a hőmérsékletváltozással (T). Az egyenlet a következő: Hőteljesítmény = E/T.
- Példa: A blokk 5 Celsius fokig történő felmelegítéséhez szükséges energia 2000 Joule - mekkora a blokk hőkapacitása?
- Hőteljesítmény = E/T
- Hőteljesítmény = 2000 Joule / 5˚C
- Hőteljesítmény = 400 joule/Celsius fok (J/˚C)
2. lépés Keresse meg a hőmérsékletváltozást
Például, ha tudni akarom egy blokk hőkapacitását, és tudom, hogy 60 joule kell ahhoz, hogy a blokk hőmérsékletét 8 fokról 20 fokra emeljék, ismernem kell a két hőmérséklet közötti különbséget a hő eléréséhez kapacitás. Mivel 20 - 8 = 12, a blokk hőmérséklete 12 fokkal változik. Ezért:
- Hőteljesítmény = E/T
- A blokk hőkapacitása = 60 Joule / (20˚C - 8˚C)
- 60 Joule / 12˚C
- A blokk hőkapacitása = 5 J/˚C
3. lépés. Adja hozzá a helyes egységeket a válaszhoz, hogy értelmet adjon
A 300 hőteljesítmény semmit sem jelent, ha nem tudja, hogyan mérik. A hőkapacitást a fokonként szükséges energia határozza meg. Tehát, ha az energiát Joule -ban, és a hőmérséklet -változást Celsius -ban mérjük, a végső válasz az lenne, hogy „hány Joule -ra van szükség Celsius -fokonként. Ezért a válaszunkat 300 J/˚C, vagy 300 Joule per Celsius fok szerint adjuk meg.
Ha a hőenergiát kalóriákban és a hőmérsékletet Kelvinben méri, akkor a végső válasz 300 Cal/K
4. Lépés. Tudja, hogy ez az egyenlet a hűtő objektumoknál is működik
Amikor egy tárgy két fokkal hidegebb lesz, pontosan ugyanannyi hőt veszít, mint amennyi 2 fokkal melegebbé válna. Tehát, ha megkérdezi: "Mekkora egy objektum hőkapacitása, ha 50 Joule energiát veszít, és a hőmérséklete 5 Celsius -fokkal csökken", akkor is használhatja ezt az egyenletet:
- Hőteljesítmény: 50 J/ 5˚C
- Hőteljesítmény = 10 J/˚C
2. módszer 2 -ből: Az anyag fajlagos hőjének használata
1. lépés. Tudja, hogy a fajlagos hő az az energia, amely egy tárgy egy grammjának hőmérsékletének egy fokkal történő megemeléséhez szükséges
Amikor egy egységnyi egység (1 gramm, 1 uncia, 1 kilogramm stb.) Hőkapacitását keresi, akkor ennek az objektumnak a fajlagos hőjét kereste. A fajlagos hő azt az energiamennyiséget jelzi, amely szükséges ahhoz, hogy egy tárgy minden egységének hőmérsékletét egy fokkal megemeljük. Például 1 gramm víz hőmérsékletének 1 Celsius fokkal történő megemeléséhez 0,417 Joule energia szükséges. Tehát a víz fajhője 0,417 J/˚C grammonként.
Az anyag fajhője állandó. Ez azt jelenti, hogy minden tiszta víznek azonos fajhője van, ami 0,417 J/˚C
2. lépés: A hőkapacitás képlet segítségével keresse meg az anyag fajlagos hőjét
A fajlagos hő megtalálása egyszerű, vagyis ossza el a végső választ a tárgy tömegével. Az eredmények azt mutatják, hogy mennyi energiára van szükség az egyes tárgydarabokhoz, például a jóulok számához, amelyek csak egy gramm jég hőmérsékletének megváltoztatásához szükségesek.
- Példa: "100 gramm jég van bennem. A jég hőmérsékletének 2 Celsius fokkal történő megemeléséhez 406 Joule szükséges - mennyi a jég fajlagos hője?"
- Hőkapacitás 100 g jégre = 406 J/ 2˚C
- Hőkapacitás 100 g jégre = 203 J/˚C
- Hőkapacitás 1 g jéghez = 2,03 J/˚C grammonként
- Ha zavarban van, gondolja át ezt - ha a hőmérsékletet egy fokkal megemeli minden gramm jéghez, amelyhez 2,03 Joule szükséges. Tehát, ha van 100 gramm jégünk, akkor 100 -szor több Joule -ra van szükségünk, hogy felmelegítsük az egészet.
Lépés 3. Használjon fajlagos hőt, hogy megtalálja azt az energiát, amely szükséges az anyag hőmérsékletének bármely hőmérsékletre történő emeléséhez
Az anyag fajhője azt az energiamennyiséget jelzi, amely egy egység egység (általában 1 gramm) hőmérsékletének egy fokkal történő emeléséhez szükséges. Annak érdekében, hogy megtaláljuk azt a hőt, amely bármely tárgy hőmérsékletének bármilyen hőmérsékletre történő emeléséhez szükséges, egyszerűen megszorozzuk az összes alkatrészt. Szükséges energia = tömeg x fajlagos hő x hőmérsékletváltozás. A válasz mindig energiaegységekben van, például Joules -ban.
- Példa: "Ha az alumínium fajlagos hője 0,902 Jou / gramm, hány Joule szükséges ahhoz, hogy 5 gramm alumínium hőmérsékletét 2 Celsius fokkal megemeljük?
- Szükséges energia = 5 g x 0,902 J/g˚C x 2˚C
- Szükséges energia = 9,02 J
4. Lépés. Ismerje a közönséges anyagok egyedi hőmérsékleteit
A gyakorlat elősegítése érdekében tanulmányozza a gyakori specifikus előfutamokat, amelyeket megtekinthet egy vizsgán, vagy megjelenhet a való életben. Mit tanulhat ebből? Például vegye figyelembe, hogy a fém fajhője sokkal alacsonyabb, mint a faé - ez az oka annak, hogy a fémkanál gyorsabban felmelegszik, mint a fa, ha egy csésze forró csokiban hagyják. Az alacsonyabb fajlagos hő azt jelenti, hogy egy tárgy gyorsabban felmelegszik.
- Víz: 4,179 J/g˚C
- Levegő: 1,01 J/g˚C
- Fa: 1,76 J/g˚C
- Alumínium: 0,902 J/g˚C
- Arany: 0,129 J/g˚C
- Vas: 0,450 J/g˚C
Tippek
- A nemzetközi (SI) hőkapacitás mértékegysége a Joules per Kelvin, nem csak a Joules
- A hőmérsékletváltozást delta hőmérsékleti egység jelzi, nem csak hőmérsékleti egység (mondjuk: 30 Delta K 30 K helyett)
- Az energiának (hőnek) Joule -ban (SI) kell lennie [ajánlott]
