Топлинният капацитет измерва количеството енергия, което трябва да се добави към обект, за да се затопли с една степен. Топлинният капацитет на даден обект се установява с помощта на проста формула - чрез разделяне на количеството топлинна енергия, доставено от промяната на температурата, за да се определи количеството енергия, необходимо на градус. Всеки материал в този свят има различен топлинен капацитет. (Източник: Стандартна книга по физика от клас 10)
Формула: Топлинен капацитет = (Като се има предвид топлинната енергия) / (Повишаване на температурата)
Стъпка
Метод 1 от 2: Изчисляване на топлинната мощност на обект
Стъпка 1. Познайте формулата за топлинен капацитет
Топлинният капацитет на обект може да бъде изчислен чрез разделяне на количеството подадена топлинна енергия (E) на промяната в температурата (T). Уравнението е: Топлинен капацитет = E/T.
- Пример: Енергията, необходима за нагряване на блок до 5 градуса по Целзий, е 2000 джаула - какъв е топлинният капацитет на блока?
- Топлинен капацитет = E/T
- Топлинен капацитет = 2000 джаула / 5˚C
- Топлинен капацитет = 400 джаула на градус по Целзий (J/˚C)
Стъпка 2. Потърсете промяната на температурата
Например, ако искам да знам топлинния капацитет на блок и знам, че са необходими 60 джаула, за да се повиши температурата на блока от 8 градуса на 20 градуса, трябва да знам разликата между двете температури, за да получа топлината капацитет. Тъй като 20 - 8 = 12, температурата на блока се променя с 12 градуса. Следователно:
- Топлинен капацитет = E/T
- Топлинна мощност на блока = 60 джаула / (20˚C - 8˚C)
- 60 джаула / 12˚C
- Топлинна мощност на блока = 5 J/˚C
Стъпка 3. Добавете правилните единици към отговора си, за да му придадете смисъл
Топлинен капацитет от 300 не означава нищо, ако не знаете как се измерва. Топлинният капацитет се измерва с необходимата енергия на градус. Така че, ако измерваме енергия в джаули и промяна на температурата в Целзий, крайният отговор ще бъде „колко джаула са необходими на градус по Целзий. Затова ще представим нашия отговор като 300 J/˚C, или 300 Джоула на градус по Целзий.
Ако измервате топлинната енергия в калории и температура в Kelvin, вашият краен отговор е 300 Cal/K
Стъпка 4. Знайте, че това уравнение работи и за обекти, които се охлаждат
Когато даден обект стане на два градуса по -студен, той губи точно същото количество топлина, което би било необходимо, за да стане 2 градуса по -топло. По този начин, ако попитате: "Какъв е топлинният капацитет на обект, ако той загуби 50 джаула енергия и температурата му спадне с 5 градуса по Целзий", все още можете да използвате това уравнение:
- Топлинен капацитет: 50 J/ 5˚C
- Топлинен капацитет = 10 J/˚C
Метод 2 от 2: Използване на специфичната топлина на материята
Стъпка 1. Знайте, че специфичната топлина се отнася до енергията, необходима за повишаване на температурата на един грам обект с една степен
Когато търсите топлинния капацитет на единица материя (1 грам, 1 унция, 1 килограм и т.н.), сте потърсили специфичната топлина на този обект. Специфичната топлина показва количеството енергия, необходимо за повишаване на температурата на всяка единица от обект с един градус. Например, за да се повиши температурата на 1 грам вода с 1 градус по Целзий са необходими 0,417 джаула енергия. И така, специфичната топлина на водата е 0,417 J/˚C на грам.
Специфичната топлина на материала е постоянна. Това означава, че цялата чиста вода има еднаква специфична топлина, която е 0.417 J/˚C
Стъпка 2. Използвайте формулата за топлинен капацитет, за да намерите специфичната топлина на материала
Намирането на специфична топлина е лесно, тоест разделете крайния отговор на масата на обекта. Резултатите показват колко енергия е необходима за всяко парче обект, като например броя джаули, необходими за промяна на температурата само на един грам лед.
- Пример: "Имам 100 грама лед. За да повишите температурата на леда с 2 градуса по Целзий, са необходими 406 джаула - каква е специфичната топлина на леда?"
- Топлинен капацитет за 100 g лед = 406 J/ 2˚C
- Топлинен капацитет за 100 g лед = 203 J/˚C
- Топлинен капацитет за 1 g лед = 2,03 J/˚C на грам
- Ако сте объркани, помислете по този начин - за повишаване на температурата с един градус за всеки грам лед са необходими 2,03 джаула. Така че, ако имаме 100 грама лед, имаме нужда от 100 пъти повече джаули, за да загреем всичко.
Стъпка 3. Използвайте специфична топлина, за да намерите енергията, необходима за повишаване на температурата на материала до всякаква температура
Специфичната топлина на материята показва количеството енергия, необходимо за повишаване на температурата на една единица материя (обикновено 1 грам) с една степен. За да намерим топлината, необходима за повишаване на температурата на всеки обект до всякаква температура, просто умножаваме всички части. Изисквана енергия = маса x специфична топлина x промяна в температурата. Отговорът винаги е в енергийни единици, като джаули.
- Пример: „Ако специфичната топлина на алуминия е 0,902 джаула на грам, колко джаула са необходими, за да се повиши температурата на 5 грама алуминий с 2 градуса по Целзий?
- Изисквана енергия = 5 g x 0.902 J/g˚C x 2˚C
- Изисквана енергия = 9,02 Дж
Стъпка 4. Знайте специфичните топлини на обичайните материали
За да помогнете за практикуването, изучавайте общи специфични горещини, които можете да видите на изпит или да се появите в реалния живот. Какво можете да научите от това? Например, имайте предвид, че специфичната топлина на метала е много по -ниска от тази на дървото - това е причината металните лъжици да се нагряват по -бързо от дървесината, ако се оставят в чаша горещ шоколад. По -ниската специфична топлина означава, че обектът се нагрява по -бързо.
- Вода: 4, 179 J/g˚C
- Въздух: 1,01 J/g˚C
- Дърво: 1,76 J/g˚C
- Алуминий: 0.902 J/g˚C
- Злато: 0.129 J/g˚C
- Желязо: 0.450 J/g˚C
Съвети
- Международната (SI) единица за топлинен капацитет е джаули на Келвин, а не само джаули
- Промяната в температурата се представя с делта на температурна единица, а не само с температурна единица (да речем: 30 Delta K вместо само 30K)
- Енергията (топлина) трябва да е в джаули (SI) [препоръчително]
