Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Termodünaamika ja kuumuse esimene seadus
- Täpsustatud soojusmahtuvus
- Soojuse neeldumise arvutamine
- Näpunäiteid asendusühikute kohta
Igapäevases keeles kasutavad inimesed termineid soojus ja temperatuur vaheldumisi. Termodünaamika ja füüsika valdkonnas laiemalt on neil kahel terminil aga väga erinev tähendus. Kui proovite arvutada, kui palju soojust selle temperatuuri tõstmisel midagi neelab, peate mõistma nende kahe erinevust ja seda, kuidas üksteist arvutada. Seda saate hõlpsalt teha: neelduva soojuse leidmiseks korrutage lihtsalt kuumutatava aine soojusmaht aine massi ja temperatuuri muutusega.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Soojuse neeldumine arvutatakse järgmise valemi abil:
Q = mc∆T
Q neeldunud soojus, m on soojust neelava aine mass, c on spetsiifiline soojusmaht ja ∆T on temperatuuri muutus.
Termodünaamika ja kuumuse esimene seadus
Termodünaamika esimene seadus väidab, et aine sisemise energia muutus on sellele kantud soojuse ja sellega tehtud töö (või sellele kantud soojuse) summa miinus tehtud töö kõrval see). “Töö” on lihtsalt sõna, mida füüsikud kasutavad füüsiliseks energia ülekandmiseks. Näiteks tassi kohvi segamine toimib selle sees olevas vedelikus ja teie korjate või viskate selle eseme peal tööd.
Kuumus on veel üks energiaülekande vorm, kuid see toimub siis, kui kaks objekti on üksteise suhtes erineval temperatuuril. Kui paned pannile külma vett ja lülitate pliidi sisse, soojendavad leegid panni ja kuum pann soojendab vett. See tõstab vee temperatuuri ja annab sellele energiat. Termodünaamika teine seadus dikteerib, et kuumus voolab ainult kuumematest objektidest külmematesse, mitte vastupidi.
Täpsustatud soojusmahtuvus
Soojuse neeldumise arvutamise probleemi lahendamise võti on konkreetse soojusmahu mõiste. Erinevad ained vajavad temperatuuri tõstmiseks neile erinevat energiakogust, ja aine konkreetne soojusmaht näitab teile, kui palju see on. See on sümboliga tähistatud kogus c ja mõõdetuna džaulides / kg Celsiuse järgi. Lühidalt öeldes ütleb soojusmaht teile, kui palju soojusenergiat (džaulides) on vaja materjali 1 kg temperatuuri tõstmiseks 1 kraadi C. Vee eriline soojusmaht on 4 181 J / kg C ja konkreetne plii soojusmaht on 128 J / kg kraadi. See ütleb teile lühidalt, et plii temperatuuri tõstmiseks kulub vähem energiat kui vett.
Soojuse neeldumise arvutamine
Soojuse neeldumise arvutamiseks konkreetses olukorras saate kasutada kahe viimase jaotise teavet koos ühe lihtsa valemiga. Kõik, mida peate teadma, on kuumutatav aine, temperatuuri muutus ja aine mass. Võrrand on järgmine:
Q = mc∆T
Siin Q tähendab soojust (mida sa tahad teada), m tähendab massi, c tähendab erisoojusvõimsust ja ∆T on temperatuuri muutus. Temperatuuri muutuse leiate lahutades algtemperatuuri lõplikust temperatuurist.
Kujutage näiteks ette, et 2 kg vee temperatuuri tõstetakse 10 kraadi C-lt 50 ° C-ni. Temperatuuri muutus on ∆T = (50 - 10) kraadi C = 40 kraadi C. Viimasest lõigust alates on vee erisoojusvõimsus 4 181 J / kg C, seega võrrand annab:
Q = 2 kg × 4181 J / kg kraadi C × 40 kraadi C kohta
= 334 480 J = 334,5 kJ
Niisiis kulub 2 kg vee temperatuuri tõstmiseks 40 kraadi võrra umbes 334,5 tuhat džauli (kJ).
Näpunäiteid asendusühikute kohta
Mõnikord antakse eri soojusvõimsused eri ühikutes. Näiteks võib seda väljendada džaulides / grammi kraadi C, kaloreid / grammi kraadi C või džaulides / mol kraadi C. Kalor on alternatiivne energiaühik (1 kalor = 4,144 džaul), grammid on 1/1000 kilogrammi kohta. ja mool (lühendatud mooliks) on keemias kasutatav ühik. Kuni kasutate püsivaid ühikuid, kehtib ülaltoodud valem.
Näiteks kui spetsiifiline kuumus on antud džaulides / C kraadi kohta, siis öelge ka aine mass grammides või teisendage teisendatud soojusmahtuvus kilogrammides, korrutades selle 1000-ga. Kui soojusmahtuvus on antud džaulides / mooli C kraadi kohta, on kõige lihtsam märkida aine mass ka moolides. Kui soojusmaht on esitatud kalorites / kg C kraadi kohta, on tulemuseks džaulide asemel soojuskalorid, mida saate hiljem teisendada, kui vajate džaulides vastust.
Kui kohtlete Kelvinit temperatuuriühikuna (sümbol K), on temperatuurimuutuste temperatuur täpselt sama, mis Celsiuse järgi, nii et te ei pea tegelikult midagi tegema.