Toplotna zmogljivost meri količino energije, ki jo je treba predmetu dodati, da se ogreje za eno stopinjo. Toplotna zmogljivost predmeta je ugotovljena s preprosto formulo - z deljenjem količine toplotne energije, ki jo prinese sprememba temperature, da se določi količina energije, ki je potrebna na stopnjo. Vsak material na tem svetu ima drugačno toplotno zmogljivost. (Vir: Standardna knjiga fizike razreda 10)
Formula: Toplotna zmogljivost = (glede na toplotno energijo) / (zvišanje temperature)
Korak
Metoda 1 od 2: Izračun toplotne zmogljivosti objekta
Korak 1. Spoznajte formulo za toplotno zmogljivost
Toplotno zmogljivost predmeta je mogoče izračunati tako, da se količina dobavljene toplotne energije (E) deli s spremembo temperature (T). Enačba je: Toplotna zmogljivost = E/T.
- Primer: Energija, potrebna za segrevanje bloka na 5 stopinj Celzija, je 2000 Joulov - kakšna je toplotna zmogljivost bloka?
- Toplotna zmogljivost = E/T
- Toplotna zmogljivost = 2000 Joule / 5˚C
- Toplotna zmogljivost = 400 Joulov na stopinjo Celzija (J/˚C)
Korak 2. Poiščite spremembo temperature
Na primer, če želim vedeti toplotno zmogljivost bloka in vem, da je za dvig temperature bloka z 8 stopinj na 20 stopinj potrebnih 60 džul, moram poznati razliko med tema dvema temperaturama, da dobim toploto zmogljivosti. Ker je 20 - 8 = 12, se temperatura bloka spremeni za 12 stopinj. Zato:
- Toplotna zmogljivost = E/T
- Toplotna zmogljivost bloka = 60 Joulov / (20˚C - 8˚C)
- 60 džul / 12˚C
- Toplotna zmogljivost bloka = 5 J/˚C
Korak 3. Odgovoru dodajte pravilne enote, da mu date pomen
Toplotna zmogljivost 300 ne pomeni nič, če ne veste, kako se meri. Toplotna zmogljivost se meri z energijo, potrebno na stopinjo. Če torej merimo energijo v džulih in temperaturno spremembo v stopinjah Celzija, bi bil končni odgovor »koliko joulov je potrebno na stopinjo Celzija. Zato bomo naš odgovor predstavili kot 300 J/˚C ali 300 Joulov na stopinjo Celzija.
Če merite toplotno energijo v kalorijah in temperaturi v Kelvinih, je vaš končni odgovor 300 Cal/K
Korak 4. Vedite, da ta enačba deluje tudi za objekte, ki se hladijo
Ko predmet postane hladnejši za dve stopinji, izgubi popolnoma enako količino toplote, kot bi jo potreboval, da postane 2 stopinji toplejši. Če torej vprašate: "Kolikšna je toplotna zmogljivost predmeta, če izgubi 50 džulov energije in se njegova temperatura spusti za 5 stopinj Celzija", lahko še vedno uporabite to enačbo:
- Toplotna zmogljivost: 50 J/ 5˚C
- Toplotna zmogljivost = 10 J/˚C
Metoda 2 od 2: Uporaba specifične toplote snovi
Korak 1. Vedite, da se specifična toplota nanaša na energijo, potrebno za dvig temperature enega grama predmeta za eno stopinjo
Ko iščete toplotno zmogljivost enote snovi (1 gram, 1 unča, 1 kilogram itd.), Ste iskali specifično toploto tega predmeta. Specifična toplota označuje količino energije, potrebno za dvig temperature vsake enote predmeta za eno stopinjo. Na primer, za dvig temperature 1 grama vode za 1 stopinjo Celzija je potrebno 0,417 Joula energije. Torej je specifična toplota vode 0,417 J/˚C na gram.
Specifična toplota materiala je konstantna. To pomeni, da ima vsa čista voda enako specifično toploto, ki je 0,417 J/˚C
Korak 2. S formulo toplotne zmogljivosti poiščite specifično toploto materiala
Iskanje specifične toplote je enostavno, to pomeni, da končni odgovor delite z maso predmeta. Rezultati kažejo, koliko energije je potrebno za vsak kos predmeta, na primer število joulov, potrebnih za spremembo temperature le enega grama ledu.
- Primer: "Imam 100 gramov ledu. Za dvig temperature ledu za 2 stopinji Celzija je potrebno 406 džul - kakšna je specifična toplota ledu?""
- Toplotna zmogljivost za 100 g ledu = 406 J/ 2˚C
- Toplotna zmogljivost za 100 g ledu = 203 J/˚C
- Toplotna zmogljivost za 1 g ledu = 2,03 J/˚C na gram
- Če ste zmedeni, pomislite na ta način - za dvig temperature za eno stopinjo za vsak gram ledu potrebujete 2,03 džula. Torej, če imamo 100 gramov ledu, potrebujemo 100 -krat več Joulov, da vse skupaj segrejemo.
Korak 3. S posebno toploto poiščite energijo, potrebno za dvig temperature materiala na poljubno temperaturo
Specifična toplota snovi označuje količino energije, potrebno za dvig temperature ene enote snovi (običajno 1 gram) za eno stopinjo. Da bi našli toploto, potrebno za dvig temperature katerega koli predmeta na katero koli temperaturo, preprosto pomnožimo vse dele. Potrebna energija = masa x specifična toplota x sprememba temperature. Odgovor je vedno v enotah energije, na primer v džulih.
- Primer: "Če je specifična toplota aluminija 0,902 džul na gram, koliko joulov je potrebno za dvig temperature 5 g aluminija za 2 stopinji Celzija?
- Potrebna energija = 5 g x 0,902 J/g˚C x 2˚C
- Potrebna energija = 9,02 J
Korak 4. Spoznajte specifične toplote običajnih materialov
Če želite pomagati pri vadbi, preučite pogoste specifične vročine, ki jih lahko vidite na izpitu ali se pojavite v resničnem življenju. Kaj se lahko iz tega naučite? Na primer, upoštevajte, da je specifična toplota kovine veliko nižja od toplote lesa - to je razlog, zakaj se kovinske žlice segrejejo hitreje kot les, če jih pustimo v skodelici vroče čokolade. Manjša specifična toplota pomeni, da se predmet hitreje segreje.
- Voda: 4, 179 J/g˚C
- Zrak: 1,01 J/g˚C
- Les: 1,76 J/g˚C
- Aluminij: 0,902 J/g˚C
- Zlato: 0,129 J/g˚C
- Železo: 0,450 J/g˚C
Nasveti
- Mednarodna (SI) enota toplotne zmogljivosti je Joules na Kelvin, ne samo Joules
- Spremembo temperature predstavlja delta temperaturne enote namesto samo temperaturna enota (recimo: 30 Delta K namesto samo 30K)
- Energija (toplota) mora biti v džulih (SI) [priporočeno]
