İçerik
- TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
- Termodinamik ve Isı Birinci Yasası
- Açıklanan Özel Isı Kapasitesi
- Isı Emiliminin Hesaplanması
- Alternatif Birimlerle İlgili İpuçları
Gündelik dilde insanlar sıcaklık ve sıcaklık terimlerini birbirlerinin yerine kullanırlar. Termodinamik ve fizik alanında daha geniş olmakla birlikte, iki terimin çok farklı anlamları vardır. Sıcaklığını yükseltirken bir şey tarafından ne kadar ısı emildiğini hesaplamaya çalışıyorsanız, ikisi arasındaki farkı ve birini diğerinden nasıl hesaplayacağınızı anlamanız gerekir. Bunu kolayca yapabilirsiniz: sadece ısıtmakta olduğunuz maddenin ısı kapasitesini, maddenin kütlesi ile çarpın ve emilen ısıyı bulmak için sıcaklıktaki değişimi.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
Aşağıdaki formülü kullanarak ısı emilimini hesaplayın:
S = mc∆T
S emilen ısı anlamına gelir, m ısıyı emen maddenin kütlesi, c özgül ısı kapasitesi veT sıcaklıktaki değişim.
Termodinamik ve Isı Birinci Yasası
Termodinamiğin birinci yasası, bir maddenin iç enerjisindeki değişimin, kendisine aktarılan ısının ve bunun üzerine yapılan işin (veya ona aktarılan ısının) toplamı olduğunu belirtir. eksi İş bitti tarafından o). “İş” sadece fizikçilerin fiziksel enerji transferi için kullandıkları bir kelimedir. Örneğin, bir fincan kahvenin karıştırılması içindeki sıvıda çalışır ve onu aldığınızda veya attığınızda bir nesne üzerinde çalışırsınız.
Isı başka bir enerji aktarım şeklidir, ancak iki nesne birbirine göre farklı sıcaklıklarda olduğunda gerçekleşen ısıdır. Bir tencereye soğuk su koyarsanız ve ocağı çalıştırırsanız alevler tavayı ısıtır ve sıcak tava suyu ısıtır. Bu suyun sıcaklığını yükseltir ve ona enerji verir. Termodinamiğin ikinci yasası, ısının, diğer taraftan değil, yalnızca sıcak nesnelerden daha soğuk olanlara aktığını belirtir.
Açıklanan Özel Isı Kapasitesi
Isı emilimini hesaplama problemini çözmenin anahtarı, spesifik ısı kapasitesi kavramıdır. Farklı maddeler, sıcaklığı yükseltmek için kendilerine aktarılmak üzere farklı miktarlarda enerjiye ihtiyaç duyarlar ve maddenin özgül ısı kapasitesi bunun ne kadar olduğunu gösterir. Bu sembol verilen miktardır c ve joule / kg santigrat derece cinsinden ölçülür. Kısacası, ısı kapasitesi, 1 kg C malzemenin sıcaklığını 1 derece C yükseltmek için ne kadar ısı enerjisine (joule cinsinden) ihtiyaç duyulduğunu gösterir. Suyun özgül ısı kapasitesi 4,181 J / kg derece C ve Kurşunun ısı kapasitesi 128 J / kg C derecedir. Bu, bir bakışta kurşunun sıcaklığını arttırmak için sudan daha az enerji harcadığını söyler.
Isı Emiliminin Hesaplanması
Belirli bir durumda ısı emilimini hesaplamak için bilgileri basit ve basit bir formülle birlikte son iki bölümde kullanabilirsiniz. Tüm bilmeniz gereken ısıtılan madde, sıcaklıktaki değişim ve maddenin kütlesidir. Denklem:
S = mc∆T
İşte, S ısı (bilmek istediğin) anlamına gelir, m kütle demektir c özgül ısı kapasitesi veT sıcaklıktaki değişim. Sıcaklıktaki değişimi, başlangıç sıcaklığını son sıcaklıktan çıkararak bulabilirsiniz.
Örnek olarak, 2 kg su sıcaklığının 10 ° C'den 50 ° C'ye yükseltildiğini hayal edin. Sıcaklıktaki değişim ∆T = (50 - 10) derece C = 40 derece C Son bölümden, suyun özgül ısı kapasitesi 4.181 J / kg derece C'dir, bu nedenle denklem şunları verir:
S = 2 kg x 4181 J / kg derece C × 40 derece C
= 334,480 J = 334,5 kJ
Bu nedenle 2 kg su sıcaklığını 40 derece C yükseltmek yaklaşık 334,5 bin joule (kJ) ısı alır.
Alternatif Birimlerle İlgili İpuçları
Bazen farklı birimlerde belirli ısı kapasiteleri verilir. Örneğin, joule / gram derece C, kalori / gram derece C veya joule / mol derece C cinsinden ifade edilebilir. Bir kalori alternatif bir enerji birimidir (1 kalori = 4.184 jul), gram bir kilogramın 1/1000'idir. ve bir mol (mol olarak kısaltılmış) kimyada kullanılan bir birimdir. Tutarlı birimler kullandığınız sürece yukarıdaki formül geçerli olacaktır.
Örneğin, spesifik ısı joule / gram derece C olarak verilirse, maddenin kütlesini de gram cinsinden verin veya alternatif olarak, spesifik ısı kapasitesini 1000 ile çarparak kilograma dönüştürün. Isı kapasitesi joule / mol derece C cinsinden verilirse, maddenin kütlesini mol cinsinden vermek en kolayıdır. Isı kapasitesi kalori / kg derece C cinsinden verilirse, sonucunuz joule cevabına ihtiyacınız olursa daha sonra dönüştürebileceğiniz joule yerine ısı kalorisinde olacaktır.
Kelvin'i sıcaklık için bir ünite olarak görürseniz (sembol K), sıcaklıktaki değişimler için bu tamamen Santigrat ile aynıdır, bu yüzden gerçekten bir şey yapmanıza gerek yoktur.