Varmekapacitet måler mængden af energi, der skal tilføjes til et objekt for at gøre det en grad varmere. Et objekts varmekapacitet findes ved hjælp af en simpel formel - ved at dividere mængden af varmeenergi, der tilføres ved temperaturændringen for at bestemme mængden af energi, der kræves pr. Grad. Hvert materiale i denne verden har en anden varmekapacitet. (Kilde: klasse 10 Standard Physics -bog)
Formel: Varmekapacitet = (givet varmeenergi) / (stigning i temperatur)
Trin
Metode 1 af 2: Beregning af et objekts varmekapacitet
Trin 1. Kend formlen for varmekapacitet
Et objekts varmekapacitet kan beregnes ved at dividere mængden af tilført varmeenergi (E) med temperaturændringen (T). Ligningen er: Varmekapacitet = E/T.
- Eksempel: Den energi, der kræves for at opvarme en blok til 5 grader Celsius, er 2000 Joule - hvad er blokens varmekapacitet?
- Varmekapacitet = E/T
- Varmekapacitet = 2000 Joule / 5˚C
- Varmekapacitet = 400 Joule pr. Celsius (J/˚C)
Trin 2. Se efter temperaturændringen
For eksempel, hvis jeg vil kende varmekapaciteten på en blok, og jeg ved, at det tager 60 Joule at hæve temperaturen på blokken fra 8 grader til 20 grader, skal jeg kende forskellen mellem de to temperaturer for at opnå varmen kapacitet. Da 20 - 8 = 12 ændres blokens temperatur med 12 grader. Derfor:
- Varmekapacitet = E/T
- Blokens varmekapacitet = 60 Joule / (20˚C - 8˚C)
- 60 Joule / 12˚C
- Blokens varmekapacitet = 5 J/˚C
Trin 3. Føj de korrekte enheder til dit svar for at give det mening
En varmekapacitet på 300 betyder ingenting, hvis du ikke ved, hvordan det måles. Varmekapacitet måles med den krævede energi pr. Grad. Så hvis vi måler energi i Joule og temperaturændringer i Celsius, ville det endelige svar være “hvor mange Joule er nødvendige pr. Grad Celsius. Derfor vil vi præsentere vores svar som 300 J/˚C eller 300 Joule pr. Grad Celsius.
Hvis du måler varmeenergi i kalorier og temperatur i Kelvin, er dit endelige svar 300 Cal/K
Trin 4. Ved, at denne ligning også fungerer for objekter, der køler
Når et objekt bliver to grader koldere, mister det nøjagtig den samme mængde varme, som det ville tage for at blive 2 grader varmere. Så hvis du spørger, "Hvad er et objekts varmekapacitet, hvis det mister 50 Joule energi og dets temperatur falder med 5 grader Celsius", kan du stadig bruge denne ligning:
- Varmekapacitet: 50 J/ 5˚C
- Varmekapacitet = 10 J/˚C
Metode 2 af 2: Brug af den specifikke varmevarme
Trin 1. Ved, at specifik varme refererer til den energi, der kræves for at hæve temperaturen på et gram af et objekt med en grad
Når du leder efter varmekapaciteten for en materieenhed (1 gram, 1 ounce, 1 kilo osv.), Har du ledt efter den specifikke varme for dette objekt. Specifik varme angiver mængden af energi, der kræves for at hæve temperaturen på hver enhed af et objekt med en grad. For eksempel kræver 0,417 Joule energi at øge temperaturen på 1 gram vand med 1 grad Celsius. Så den specifikke varme af vand er 0,417 J/˚C pr. Gram.
Den specifikke varme i et materiale er konstant. Det betyder, at alt rent vand har den samme specifikke varme, som er 0,417 J/˚C
Trin 2. Brug formlen for varmekapacitet til at finde den specifikke varme for et materiale
Det er let at finde specifik varme, det vil sige at dividere det endelige svar med objektets masse. Resultaterne viser, hvor meget energi der kræves for hvert stykke objekt, såsom antallet af joule, der er nødvendigt for at ændre temperaturen på kun et gram is.
- Eksempel: "Jeg har 100 gram is. For at hæve temperaturen på isen med 2 grader Celsius tager det 406 Joule - hvad er isens specifikke varme?" '
- Varmekapacitet for 100 g is = 406 J/ 2˚C
- Varmekapacitet for 100 g is = 203 J/˚C
- Varmekapacitet for 1 g is = 2,03 J/˚C pr. Gram
- Hvis du er forvirret, skal du tænke over det på denne måde - for at hæve temperaturen med en grad for hvert gram is kræver det 2,03 Joule. Så hvis vi har 100 gram is, har vi brug for 100 gange flere Joule for at varme det hele op.
Trin 3. Brug specifik varme til at finde den energi, der kræves for at hæve materialets temperatur til enhver temperatur
Den specifikke varmemateriale angiver mængden af energi, der kræves for at hæve temperaturen på en stof (normalt 1 gram) med en grad. For at finde den varme, der kræves for at hæve temperaturen på ethvert objekt til enhver temperatur, multiplicerer vi simpelthen alle delene. Påkrævet energi = masse x specifik varme x temperaturændring. Svaret er altid i energienheder, såsom Joules.
- Eksempel: "Hvis den specifikke varme af aluminium er 0,902 Joule pr. Gram, hvor mange Joule skal der til for at hæve temperaturen på 5 gram aluminium med 2 grader Celsius?
- Påkrævet energi = 5 g x 0,902 J/g˚C x 2˚C
- Påkrævet energi = 9,02 J
Trin 4. Kend de specifikke opvarmninger af almindelige materialer
For at hjælpe med at øve skal du studere fælles specifikke heats, som du kan se på en eksamen eller dukke op i det virkelige liv. Hvad kan du lære af dette? Bemærk for eksempel, at den specifikke varme af metal er meget lavere end for træ - det er grunden til, at metalskeer opvarmes hurtigere end træ, hvis de efterlades i en kop varm chokolade. En lavere specifik varme betyder, at en genstand opvarmes hurtigere.
- Vand: 4, 179 J/g˚C
- Luft: 1,01 J/g˚C
- Træ: 1,76 J/g˚C
- Aluminium: 0,902 J/g˚C
- Guld: 0,129 J/g˚C
- Jern: 0,450 J/g˚C
Tips
- Den internationale (SI) enhed for varmekapacitet er Joule pr. Kelvin, ikke kun Joule
- Ændringen i temperatur repræsenteres af en temperaturenheds delta i stedet for kun en temperaturenhed (sig: 30 Delta K i stedet for kun 30K)
- Energi (varme) skal være i Joule (SI) [Anbefalet]
