Как рассчитать теплоемкость: 8 шагов (с изображениями)

Оглавление:

Как рассчитать теплоемкость: 8 шагов (с изображениями)
Как рассчитать теплоемкость: 8 шагов (с изображениями)

Видео: Как рассчитать теплоемкость: 8 шагов (с изображениями)

Видео: Как рассчитать теплоемкость: 8 шагов (с изображениями)
Видео: Лекция 093-3. Импульсные переходные процессы. Расчет операторным методом 2024, Марш
Anonim

Теплоемкость измеряет, сколько энергии нужно добавить к чему-либо, чтобы оно стало на один градус горячее. Определение теплоемкости чего-либо сводится к простой формуле - просто разделите количество тепловой энергии, полученной при изменении температуры, чтобы определить, сколько энергии требуется на один градус. Каждый материал в мире имеет разную теплоемкость. (Источник: стандартная книга 10 по физике)

Формула: Теплоемкость = (подводимая тепловая энергия) / (повышение температуры)

Шаги

Метод 1 из 2: расчет теплоемкости объекта

Расчет теплоемкости Шаг 1
Расчет теплоемкости Шаг 1

Шаг 1. Знать формулу теплоемкости

Теплоемкость объекта можно рассчитать, разделив количество поданной тепловой энергии (E) на соответствующее изменение температуры (T). Наше уравнение: Теплоемкость = E / T.

  • Пример: требуется 2000 Джоулей энергии, чтобы нагреть блок на 5 градусов Цельсия - какова теплоемкость блока?
  • Теплоемкость = E / T
  • Теплоемкость = 2000 Дж / 5 C
  • Теплоемкость = 400 Дж на градус Цельсия (Дж / C)
Расчет теплоемкости, шаг 2
Расчет теплоемкости, шаг 2

Шаг 2. Найдите разницу температур при изменении на несколько градусов

Например, если я хочу узнать теплоемкость блока и знаю, что для повышения температуры блока с 8 градусов до 20 градусов требуется 60 Джоулей, мне нужно знать разницу между двумя температурами, чтобы получить тепло. емкость. Так как 20 - 8 = 12, температура блока изменилась на 12 градусов. Следовательно:

  • Теплоемкость = E / T
  • Теплоемкость блока = 60 Дж / (20C - 8C)
  • 60 Дж / 12 C
  • Теплоемкость блока = 5 Дж / Кл.
Расчет теплоемкости Шаг 3
Расчет теплоемкости Шаг 3

Шаг 3. Добавьте соответствующие единицы к вашему ответу, чтобы придать ему смысл

Теплоемкость 300 ничего не значит, если вы не знаете, как она была измерена. Теплоемкость измеряется потребляемой энергией на градус. Итак, если мы измеряем энергию в джоулях, а изменение температуры в градусах Цельсия, наш окончательный ответ будет представлять, сколько джоулей нам нужно на градус Цельсия. Таким образом, мы представим наш ответ как 300 Дж / Кл, или 300 Дж на градус Цельсия.

Если вы измеряете тепловую энергию в калориях и температуру в Кельвинах, ваш окончательный ответ будет 300 C / K

Расчет теплоемкости Шаг 4
Расчет теплоемкости Шаг 4

Шаг 4. Знайте, что это уравнение работает и для охлаждающих объектов

Когда что-то становится на два градуса холоднее, оно теряет ровно столько же тепла, сколько получило бы, чтобы стать на два градуса теплее. Таким образом, если вас спросят: «Какова теплоемкость объекта, если он теряет 50 Джоулей энергии и падает на 5 градусов Цельсия», вы все равно можете использовать наше уравнение:

  • Теплоемкость: 50Дж / 5К
  • Теплоемкость = 10 Дж / C

Метод 2 из 2: Использование удельной теплоемкости материала

Расчет теплоемкости Шаг 5
Расчет теплоемкости Шаг 5

Шаг 1. Знайте, что удельная теплоемкость относится к энергии, необходимой для поднятия одного грамма на один градус

Когда вы находите теплоемкость одной единицы чего-либо (1 грамм, 1 унция, 1 килограмм и т. Д.), Вы находите удельную теплоемкость этого объекта. Удельная теплоемкость показывает количество энергии, необходимое для подъема каждой единицы на один градус. Например, чтобы поднять 1 грамм воды на 1 градус Цельсия, требуется 0,417 Джоулей. Таким образом, удельная теплоемкость воды составляет 0,417 Дж / C на грамм.

Удельная теплоемкость материала постоянна. Это означает, что вся чистая вода имеет одинаковую удельную теплоемкость - 0,417 Дж / C

Расчет теплоемкости Шаг 6
Расчет теплоемкости Шаг 6

Шаг 2. Используйте формулу теплоемкости, чтобы найти удельную теплоемкость материала

Найти его несложно, просто поделите свой окончательный ответ на массу объекта. Это говорит вам, сколько энергии требовалось для каждого кусочка объекта, например, сколько джоулей изменяет температуру всего в одном грамме льда.

  • Пример: «У меня 100 граммов льда. Требуется 406 Дж, чтобы поднять температуру льда на 2 градуса Цельсия - какова удельная теплоемкость льда?»
  • Тепловая мощность на 100 г льда = 406Дж / 2C
  • Теплоемкость на 100 г льда = 203 Дж / C
  • Теплоемкость для 1 г льда = 2,03 Дж / Кл на грамм
  • Если вы запутались, подумайте об этом так - требуется 2,03 Дж, чтобы поднять каждый грамм льда на один градус. Итак, если у нас есть 100 граммов льда, нам нужно в 100 раз больше джоулей, чтобы все его нагреть.
Расчет теплоемкости Шаг 7
Расчет теплоемкости Шаг 7

Шаг 3. Используйте удельную теплоемкость, чтобы найти энергию, необходимую для нагрева любого материала до любой температуры

Удельная теплоемкость материала говорит вам, сколько энергии необходимо, чтобы поднять одну единицу (обычно 1 грамм) на один градус. Чтобы найти количество тепла, необходимое для нагрева любого объекта до любой температуры, мы просто умножаем все части вместе. Необходимая энергия = масса x удельная теплоемкость x изменение температуры.

Ответ всегда в вашей единице энергии, такой как Джоуль.

  • Пример: «Если удельная теплоемкость алюминия составляет 0,902 Дж на грамм, сколько Джоулей нужно, чтобы поднять 5 граммов алюминия на 2 градуса Цельсия?
  • Требуемая энергия = 5 г x 0,902Дж / Кл x 2 ° C
  • Требуемая энергия = 9,2 Дж
Расчет теплоемкости Шаг 8
Расчет теплоемкости Шаг 8

Шаг 4. Узнайте удельную теплоемкость обычных материалов

Чтобы помочь попрактиковаться, изучите общие конкретные заплывы, которые вы можете увидеть во время теста или встретить в реальной жизни. Чему вы можете научиться у них? Обратите внимание, например, что удельная теплоемкость металлов намного ниже, чем у дерева, поэтому металлическая ложка нагревается быстрее, чем древесина, если оставить ее в горячей чашке с шоколадом. Более низкая удельная теплоемкость означает, что объект нагревается быстрее.

  • Вода: 4,179 Дж / C
  • Воздух: 1,01 Дж / C
  • Дерево: 1,76
  • Алюминий: 0,902 Дж / К
  • Золото: 0,129 Дж / К
  • Железо:.450

Видео - с помощью этой службы некоторая информация может быть передана YouTube

подсказки

  • Единица S. I. теплоемкости - это Джоуль на Кельвин, а не только Джоуль.
  • Изменение температуры представлено дельта-температурой единицы, а не только единицей температуры (скажем: 30 Delta K, а не только 30K).
  • Тепло (энергия) должно быть в джоулях (S. I.) [рекомендуется]

Рекомендуемые: