Ako vypočítať tepelnú kapacitu?
Na výpočet tepelnej kapacity použite vzorec: tepelná kapacita = E / T, kde E je množstvo dodanej tepelnej energie a T je zmena teploty. Ak napríklad na zahriatie bloku o 5°C trvá 2000 joulov energie, vzorec by vyzeral takto: tepelná kapacita = 2000 joulov / 5°C. Potom by ste 2000 delili 5 a zistili by ste, že tepelná kapacita pre blok je 400 Joulov na stupeň Celzia. Ak sa chcete dozvedieť, ako vypočítať tepelnú kapacitu pomocou špecifického tepla materiálu, čítajte ďalej!
Na výpočet tepelnej kapacity použite vzorec: tepelná kapacita = E / T, kde E je množstvo dodanej tepelnej energie a T je zmena teploty.
Tepelná kapacita meria, koľko energie potrebujete na niečo pridať, aby bolo o jeden stupeň teplejšie. Zistenie tepelnej kapacity niečoho vychádza z jednoduchého vzorca - stačí rozdeliť množstvo tepelnej energie dodanej zmenou teploty a určiť, koľko energie je na stupeň potrebné. Každý materiál na svete má inú tepelnú kapacitu. (Zdroj: Kniha Standard 10 Physics)
Vzorec: Tepelná kapacita = (dodávaná tepelná energia) / (nárast teploty)
Metóda 1 z 2: Výpočet tepelnej kapacity objektu
- 1Poznáte vzorec tepelnej kapacity. Tepelnú kapacitu objektu je možné vypočítať vydelením množstva dodanej tepelnej energie (E) zodpovedajúcou zmenou teploty (T). Naša rovnica je: Tepelná kapacita = E / T.
- Príklad: Na zahriatie bloku o 5°C je potrebných 2000 joulov energie - aká je tepelná kapacita bloku?
- Tepelná kapacita = E / T
- Tepelná kapacita = 2000 joulov / 5°C
- Tepelná kapacita = 400 joulov na stupeň Celzia (j/c)
Ak sa chcete dozvedieť, ako vypočítať tepelnú kapacitu so špecifickým teplom materiálu, čítajte ďalej! - 2Nájdite teplotný rozdiel pre zmeny o niekoľko stupňov. Napríklad, ak chcem poznať tepelnú kapacitu bloku a viem, že na zvýšenie teploty bloku z 8 stupňov na 20 stupňov je potrebné 60 joulov, musím poznať rozdiel medzi týmito dvoma teplotami, aby som získal teplo. kapacity. Od 20 - 8 = 12 sa teplota bloku zmenila o 12 stupňov. Preto:
- Tepelná kapacita = E / T
- Tepelná kapacita bloku = 60 joulov / (20°C - 8°C)
- 60 joulov / 12 C.
- Tepelná kapacita bloku = 5 j/c
- 3Pridajte k svojej odpovedi príslušné jednotky, aby mali zmysel. Tepelná kapacita 300 neznamená nič, ak neviete, ako bola nameraná. Tepelná kapacita sa meria energiou potrebnou na jeden stupeň. Ak teda meriame energiu v jouloch a zmenu teploty v stupňoch Celzia, naša konečná odpoveď bude predstavovať, koľko Joulov sme potrebovali na stupeň Celzia. Našu odpoveď by sme teda reprezentovali ako 300 J/C alebo 300 Joulov na stupeň Celzia.
- Ak meriate tepelnú energiu v kalóriách a teplotu v Kelvinoch, vaša konečná odpoveď by bola 300 C/K.
- 4Vedzte, že táto rovnica funguje aj na chladenie predmetov. Akonáhle sa niečo ochladí o dva stupne, stratí úplne rovnaké množstvo tepla, aké by získalo, keby sa stalo o 2 stupne teplejším. Ak sa vás teda opýta „Aká je tepelná kapacita objektu, ak stratí 50 Joulov energie a klesne o 5°C“, stále môžete použiť našu rovnicu:
- Tepelná kapacita: 50J / 5C
- Tepelná kapacita = 10 J/C
Naša rovnica je: Tepelná kapacita = E / T. Príklad: Na zahriatie bloku o 5°C je potrebných 2000 joulov energie - aká je tepelná kapacita bloku?
Metóda 2 z 2: pomocou špecifického tepla materiálu
- 1Vedzte, že špecifické teplo sa týka energie potrebnej na zvýšenie jedného gramu o jeden stupeň. Keď zistíte tepelnú kapacitu jednej jednotky niečoho (1 gram, 1 gram, 1 kilogram atď.), Zistili ste špecifické teplo tohto objektu. Špecifické teplo vám povie množstvo energie potrebnej na zvýšenie každej jednotky o jeden stupeň. Napríklad na prípravu 1 gramu vody na 1 stupeň Celzia je potrebných 0,417 joulov. Špecifické teplo vody je 0,417 J/C na gram.
- Špecifické teplo materiálu je konštantné. To znamená, že všetka čistá voda má rovnaké špecifické teplo - 0,417 J/C.
- 2Na určenie špecifického tepla materiálu použite vzorec tepelnej kapacity. Zistenie je jednoduché, svoju konečnú odpoveď jednoducho vydelte hmotnosťou predmetu. Toto vám povie, koľko energie bolo potrebné na každý bit predmetu, napríklad koľko joulov zmení teplotu v jednom grame ľadu.
- Príklad: "Mám 100 gramov ľadu. Na zvýšenie teploty ľadu o 2 stupne Celzia trvá 406 joulov - aké je špecifické teplo ľadu?" '
- Tepelná kapacita na 100 g ľadu = 406 J / 2°C.
- Tepelná kapacita na 100 g ľadu = 203 J/C
- Tepelná kapacita na 1 g ľadu = 2,03 J/C na gram
- Ak ste zmätení, premýšľajte o tom takto - na zdvihnutie každého gramu ľadu o jeden stupeň je potrebných 2,03 Joulov. Ak teda máme 100 gramov ľadu, potrebujeme na jeho zahriatie 100 -krát viac joulov.
- 3Použite špecifické teplo na nájdenie energie potrebnej na zvýšenie akéhokoľvek materiálu na akúkoľvek teplotu. Špecifické teplo materiálu vám povie, koľko energie je potrebné na zvýšenie jednej jednotky (zvyčajne 1 gram) o jeden stupeň. Aby sme našli teplo potrebné na zvýšenie teploty akéhokoľvek predmetu na akúkoľvek teplotu, jednoducho všetky časti znásobíme. Potrebná energia = hmotnosť x špecifické teplo x zmena teploty. Odpoveď je vždy vo vašej jednotke energie, ako sú jouly.
- Príklad: „Ak je špecifické teplo hliníka 0,902 Joulov na gram, koľko Joulov je potrebných na zvýšenie 5 gramov hliníka o 2°C?
- Potrebná energia = 5 g x 0,902 J/C x 2°C
- Potrebná energia = 9,2 J
Vzorec: Tepelná kapacita = (dodávaná tepelná energia) / (nárast teploty). - 4Poznáte špecifické teplo bežných materiálov. Ak si chcete pomôcť s cvičením, naučte sa bežné špecifické horúčavy, ktoré môžete vidieť na teste alebo s ktorými sa môžete stretnúť v reálnom živote. Čo sa od nich môžete naučiť? Všimnite si napríklad, že merná tepelná kovov je oveľa nižšia ako drevo - to je dôvod, prečo kovové lyžice ohrieva rýchlejšie ako drevo, ak je ponechaná v horúcom šálke z čokolády. Nižšie špecifické teploty znamenajú, že sa predmet zahrieva rýchlejšie.
- Voda: 4179 J/C
- Vzduch: 1,01 J/C
- Drevo: 1,76
- Hliník: 0,902 J/C
- Zlato: 0,129 J/C
- Železo: 0,450
- Jednotka SI tepelnej kapacity je Joulov na Kelvin, nielen Jouly
- Zmena teploty je reprezentovaná delta jednotkovou teplotou, nielen jednotkovou teplotou (povedzme: 30 Delta K, nielen 30K)
- Teplo (energia) musí byť v Joule (SI) [odporúčané]
Prečítajte si tiež: Ako vyrobiť zubnú pastu pre slona?
Otázky a odpovede
- Aký veľký by mal byť zásobník ohrievača vody, aby účinne slúžil 12-izbovému bytu s dvoma spálňami?Pokiaľ ide o účinnosť, rozdiel v účinnosti nie je medzi veľkosťami taký veľký. Avšak pre jednotku s dvoma spálňami budete chcieť v nádrži minimálny objem 20 litrov.
- Môžete vypočítať dodané teplo bez toho, aby ste poznali hmotnosť látky?Nie, pokiaľ nepoznáte tepelnú kapacitu objektu a nárast teploty. Dodávané teplo = tepelná kapacita/nárast teploty. Tepelná kapacita je = hmotnosť predmetu alebo vzorky • (krát) špecifické teplo • nárast teploty. Energia bude v jednotkách joulov alebo kalórií alebo BTU.
- Prečo by sme mali vypočítavať tepelnú kapacitu materiálu?Pomohlo by vám to, ak by ste chceli použiť jeden z materiálov ako radiátor alebo by ste chceli vypočítať teplotu zostavy v rôznych podmienkach. Toto sú len dva príklady, ale môže existovať aj mnoho ďalších.
- Koľko tepla je potrebné na to, aby sa ľad s hmotnosťou 720 g pri -10°C dostal do kvapalného stavu pri 15°C?Pre kvapalný stav použite Q = mc* (zmena teploty); c = merná tepelná kapacita- 4,2 J/g, m = hmotnosť ľadu a Q je potrebné teplo. Pre pevný stav použite rovnakú rovnicu s inou špecifickou tepelnou kapacitou ako pre ľad. Na teplo potrebné na jeho roztavenie použite Q = mlf, kde Q je teplo, m je hmotnosť a Lf je latentné teplo fúzie ľadu. Sčítajte tieto tri hodnoty dohromady a získajte konečnú odpoveď.
- Ako môžem previesť watty na J/KgK?Watty a J/KgK merajú rôzne veci a nemožno ich navzájom „prevádzať“. J/KgK je tepelná kapacita, ktorá je vlastnosťou vlastného materiálu, zatiaľ čo Watt je jednotka energie.
Nezodpovedané otázky
- Ako vypočítam tepelnú kapacitu kovu?
- Ako vypočítam tepelnú kapacitu ťažkého ložiskového ložiska, ktoré sa používa s dobrým vetraním?
- Ako vypočítam tepelnú kapacitu, keď poznám teplotu vody a množstvo?
