Innhold
- TL; DR (for lang; ikke lest)
- Ligning for spesifikk varme
- Bruk spesifikk varme for å finne begynnelsestemperatur
- Spesifikke varme- og faseendringer
Som tar mer energi for å varme opp: luft eller vann? Hva med vann kontra metall eller vann kontra en annen væske som brus?
Disse spørsmålene og mange andre er relatert til en egenskap av materie som kalles spesifikk varme. Spesifikk varme er mengden varme per masseenhet som trengs for å heve en stoffstemperatur med en grad Celsius.
Så det tar mer energi å varme opp vann enn luft fordi vann og luft har forskjellige spesifikke varmer.
TL; DR (for lang; ikke lest)
Bruk formelen:
Q = mcΔT, også skrevet Q = mc (T - t0)
for å finne starttemperaturen (t0) i et spesifikt varmeproblem.
Faktisk har vann en av de høyeste spesifikke varmer av noe "vanlig" stoff: Det er 4,166 Joule / gram ° C. Det er grunnen til at vann er så nyttig i å moderere temperaturen på maskiner, menneskekropper og til og med planeten.
Ligning for spesifikk varme
Du kan bruke egenskapen til spesifikk varme for å finne en substans initial temperatur. Ligningen for spesifikk varme er vanligvis skrevet:
Q = mcΔT
der Q er mengden varmeenergi som tilsettes, m er stoffene masse, c er spesifikk varme, en konstant, og meansT betyr "temperaturendring."
Forsikre deg om at måleenhetene dine samsvarer med enhetene som brukes i den spesifikke varmekonstanten! Noen ganger kan for eksempel den spesifikke varmen bruke Celsius. Andre ganger får du SI-enheten for temperatur, som er Kelvin. I disse tilfellene vil enhetene for spesifikk varme enten være Joules / gram ° C eller Joules / gram K. Det samme kan skje med gram mot kilogram for massen, eller Joules til Bmu for energi. Sørg for å sjekke enhetene og gjøre eventuelle konverteringer før du kommer i gang.
Bruk spesifikk varme for å finne begynnelsestemperatur
ΔT kan også skrives (T - t0), eller en ny temperatur minus stoffets begynnelsestemperatur. Så en annen måte å skrive ligningen for spesifikk varme på er:
Q = mc (T - t0)
Så denne omskrevne formen for ligningen gjør det enkelt å finne begynnelsestemperatur. Du kan plugge inn alle de andre verdiene du har gitt, og deretter løse for t0.
For eksempel: Si at du legger til 75,0 Joules energi til 2,0 gram vann og øker temperaturen til 87 ° C. Vannspesifikk varme er 4.184 Joules / gram ° C. Hva var den opprinnelige temperaturen på vannet?
Koble de gitte verdiene til ligningen din:
75.o J = 2,0 g x (4,184 J / g ° C) x (87 ° C - t0).
Forenkle:
75.o J = 8.368 J / ° C x (87 ° C - t0).
8,96 ° C = (87 ° C - t0)
78 ° C = t0.
Spesifikke varme- og faseendringer
Det er et viktig unntak å huske på. Den spesifikke varmeutviklingen fungerer ikke under en faseendring, for eksempel fra en væske til en gass eller et faststoff til en væske. Det er fordi all den ekstra energien som pumpes inn blir brukt til faseendringen, ikke for å øke temperaturen. Så temperaturen holder seg flat i den perioden, og kaster av forholdet mellom energi, temperatur og spesifikk varme i den situasjonen.