Cum se calculează capacitatea de căldură: 8 pași (cu imagini)

Capacitatea de căldură măsoară cantitatea de energie pe care trebuie să o adăugați la ceva pentru a face un grad mai fierbinte. Găsirea capacității de căldură a ceva se reduce la o formulă simplă - împărțiți doar cantitatea de energie termică furnizată de modificarea temperaturii pentru a determina cât de multă energie a fost necesară pe grad. Fiecare material din lume are o capacitate de căldură diferită.(Sursa: Standard 10 Carte de fizică)

Formulă:Capacitatea de căldură = (furnizată de energie termică) / (creșterea temperaturii)

Pași

Metoda 1 din 2:

Calcularea capacității de căldură a unui obiect

1. Cunoașteți formula capacității de căldură. Capacitatea de căldură a unui obiect poate fi calculată prin împărțirea cantității de energie termică furnizată (E) prin modificarea corespunzătoare a temperaturii (t). Ecuația noastră este: Capacitatea de căldură = E / t.

Exemplu: Este nevoie de 2000 de jouli de energie pentru a încălzi un bloc de 5 grade Celsius - care este capacitatea de căldură a blocului?
Capacitatea de căldură = E / t
Capacitatea de căldură = 2000 Joules / 5 C
Capacitatea de căldură = 400 Jouli pe gradul Celsius (J / C)

Imagine intitulată Calculați capacitatea de căldură Pasul 2

2. Găsiți diferența de temperatură pentru modificările multiplelor grade. De exemplu, dacă vreau să știu capacitatea de căldură a unui bloc și știu că durează 60 de jouli pentru a ridica temperatura blocului de la 8 grade la 20 de grade, trebuie să știu diferența dintre cele două temperaturi pentru a-mi obține căldura capacitate. De la 20 - 8 = 12, temperatura blocului sa schimbat cu 12 grade.Prin urmare:

Capacitatea de căldură = E / t

Capacitatea de căldură a blocului = 60 Joules / (20C - 8C)

60 Joules / 12 c

Capacitatea de căldură a blocului = 5 J / C

Imagine intitulată Calculați capacitatea de căldură Pasul 3

3. Adăugați unitățile corespunzătoare la răspunsul dvs. pentru a le da sens. O capacitate de căldură de 300 înseamnă nimic dacă nu știți cum a fost măsurată. Capacitatea de căldură este măsurată prin energie necesară pe grad. Deci, dacă măsuram energia în jouli și schimbarea temperaturii în Celsius, răspunsul nostru final va reprezenta Câte jouli aveam nevoie de gradul Celsius. Astfel, vom reprezenta răspunsul nostru ca 300 J / C, sau 300 de jouri pe gradul Celsius.

Dacă măsurați energia termică în calorii și temperatura în Kelvin, răspunsul final ar fi de 300 C / k.

Imagine intitulată Calculați capacitatea de căldură Pasul 4

4. Știți că această ecuație funcționează și pentru răcirea obiectelor. Când ceva devine mai rece cu două grade, acesta pierde exact aceeași cantitate de căldură, deoarece ar câștiga pentru a deveni 2 grade de încălzire. Astfel, dacă vi se cere, "Care este capacitatea de căldură a unui obiect dacă pierde 50 de jouli de energie și picături 5 grade Celsius," Puteți utiliza în continuare ecuația noastră:

Capacitate termică: 50j / 5c

Capacitatea de căldură = 10 J / C

Metoda 2 din 2:

Folosind căldura specifică a materialului

1. Știți că căldura specifică se referă la energia necesară pentru a ridica un gram cu un grad. Când găsiți capacitatea de căldură a unei unități de ceva (1 gram, 1 uncie, 1 kilogram etc.), ați găsit căldura specifică a obiectului. Căldura specifică vă spune cantitatea de energie necesară pentru a ridica fiecare unitate unu. De exemplu, este nevoie .417 Joules pentru a ridica 1 gram de apă de 1 grad Celsius. Deci, căldura specifică a apei este .417 J / C pe gram.

Căldura specifică a unui material este constantă. Asta inseamna ca toată apa pură are aceeași căldură specifică-- .417 J / c.

Imagine intitulată Calculați capacitatea de căldură Pasul 6

2. Utilizați formula Capacității de căldură pentru a găsi căldura specifică a materialului. Găsirea este ușoară, pur și simplu împărțiți răspunsul final de masa obiectului. Acest lucru vă spune cât de multă energie a fost nevoie pentru fiecare pic de obiect, cum ar fi câte jouli schimbă temperatura în doar un gram de gheață.

Exemplu: "Am 100 de grame de gheață. Este nevoie de 406 de jouli pentru a ridica temperatura de gheață 2 grade Celsius ... Care este căldura specifică a gheții?""

Capacitatea de căldură pentru 100g ICE = 406J / 2C

Capacitatea de căldură pentru 100g ICE = 203 J / C

Capacitatea de căldură pentru 1G ICE = 2.03 J / C pe gram

Dacă sunteți confuz, gândiți-vă în acest fel - este nevoie de 2.03 Joules pentru a ridica fiecare gram de gheață de gheață. Deci, dacă avem 100 de grame de gheață, avem nevoie de 100 de ori mai multe jouli pentru a încălzi totul.

Imagine intitulată Calculați capacitatea de căldură Pasul 7

3. Utilizați căldură specifică pentru a găsi energia necesară pentru a ridica orice material la orice temperatură. Căldura specifică a materialului este vă spune cât de multă energie este necesară pentru a ridica o unitate (de obicei de 1 gram) un singur grad. Pentru a găsi căldura necesară pentru a ridica orice obiect la orice temperatură, noi pur și simplu multiplicăm toate părțile împreună. Energia necesară = Schimbarea specifică a temperaturii X Mass X. Răspunsul este întotdeauna în unitatea de energie, cum ar fi Joules.

Exemplu:" Dacă este căldura specifică a aluminiului .902 jouli pe gram, câte jouli iau pentru a ridica 5 grame de aluminiu 2 grade Celsius?

Energia necesară = 5G x .902J / C x 2C

Energia necesară = 9.2 J

Imagine intitulată Calculați capacitatea de căldură Pasul 8

4. Cunosc căldura specifică a materialelor comune. Pentru a ajuta practica, aflați căldurile specifice specifice pe care le-ați putea vedea într-un test sau întâlnirea în viața reală. Ce puteți învăța de la ei? Observați, de exemplu, că căldura specifică a metalelor este mult mai mică decât lemnul - de aceea o lingură de metal se încălzește mai repede decât lemnul dacă este lăsat într-o ceașcă fierbinte de ciocolată. Călurile specifice specifice înseamnă că un obiect devine mai rapid.

Apă: 4.179 J / c

Aerul: 1.01 j / c

Lemn: 1.76

Aluminiu: .902 J / C

Aur: .129 J / c

Fier: .450