Toplinski kapacitet mjeri količinu energije koju je potrebno dodati objektu kako bi se zagrijao za jedan stupanj. Toplinski kapacitet objekta utvrđuje se pomoću jednostavne formule - dijeljenjem količine toplinske energije isporučene promjenom temperature kako bi se odredila količina potrebne energije po stupnju. Svaki materijal na ovom svijetu ima drugačiji toplinski kapacitet. (Izvor: Standardna knjiga fizike razreda 10)
Formula: Toplinski kapacitet = (S obzirom na toplinsku energiju) / (Povećanje temperature)
Korak
Metoda 1 od 2: Izračun toplinske sposobnosti objekta
Korak 1. Upoznajte formulu za toplinski kapacitet
Toplinski kapacitet objekta može se izračunati dijeljenjem količine isporučene toplinske energije (E) s promjenom temperature (T). Jednadžba je: Toplinski kapacitet = E/T.
- Primjer: Energija potrebna za zagrijavanje bloka na 5 stupnjeva Celzijusa iznosi 2000 džula - koliki je toplinski kapacitet bloka?
- Toplinski kapacitet = E/T
- Toplinski kapacitet = 2000 Joule / 5˚C
- Toplinski kapacitet = 400 džula po stupnju Celzijusa (J/˚C)
Korak 2. Potražite promjenu temperature
Na primjer, ako želim znati toplinski kapacitet bloka, a znam da je potrebno 60 džula da se temperatura bloka podigne s 8 stupnjeva na 20 stupnjeva, moram znati razliku između dvije temperature da bih dobio toplinu kapacitet. Budući da je 20 - 8 = 12, temperatura bloka se mijenja za 12 stupnjeva. Stoga:
- Toplinski kapacitet = E/T
- Toplinski kapacitet bloka = 60 džula / (20˚C - 8˚C)
- 60 džula / 12˚C
- Toplinski kapacitet bloka = 5 J/˚C
Korak 3. Dodajte točne jedinice svom odgovoru kako biste mu dali smisao
Toplinski kapacitet od 300 ne znači ništa ako ne znate kako se mjeri. Toplinski kapacitet mjeri se potrebnom energijom po stupnju. Dakle, ako mjerimo energiju u džulima, a promjenu temperature u Celzijus, konačni odgovor bi bio „koliko je džula potrebno po stupnju Celzijusa. Stoga ćemo naš odgovor predstaviti kao 300 J/˚C, odnosno 300 Joules po stupnju Celzijusa.
Ako toplinsku energiju mjerite u kalorijama i temperaturi u Kelvinima, vaš konačni odgovor je 300 Cal/K
Korak 4. Znajte da ova jednadžba radi i za objekte koji se hlade
Kad objekt postane hladniji za dva stupnja, gubi točno istu količinu topline koliko bi bilo potrebno da postane topliji za 2 stupnja. Stoga, ako pitate: "Koliki je toplinski kapacitet objekta ako izgubi 50 džula energije, a temperatura mu padne za 5 stupnjeva Celzijusa", još uvijek možete koristiti ovu jednadžbu:
- Toplinski kapacitet: 50 J/ 5˚C
- Toplinski kapacitet = 10 J/˚C
Metoda 2 od 2: Korištenje specifične topline tvari
Korak 1. Znajte da se specifična toplina odnosi na energiju potrebnu za podizanje temperature jednog grama predmeta za jedan stupanj
Kada tražite toplinski kapacitet jedinice materije (1 gram, 1 unca, 1 kilogram itd.), Tražili ste specifičnu toplinu ovog objekta. Specifična toplina označava količinu energije potrebnu za podizanje temperature svake jedinice objekta za jedan stupanj. Na primjer, za podizanje temperature 1 grama vode za 1 stupanj Celzijusa potrebno je 0,417 Joula energije. Dakle, specifična toplina vode je 0,417 J/˚C po gramu.
Specifična toplina materijala je konstantna. To znači da sva čista voda ima istu specifičnu toplinu, koja iznosi 0,417 J/˚C
Korak 2. Pomoću formule toplinskog kapaciteta pronađite specifičnu toplinu materijala
Lako je pronaći specifičnu toplinu, odnosno konačni odgovor podijeliti s masom predmeta. Rezultati pokazuju koliko je energije potrebno za svaki komad predmeta, poput broja džula potrebnih za promjenu temperature samo jednog grama leda.
- Primjer: "Imam 100 grama leda. Za podizanje temperature leda za 2 stupnja Celzijusa potrebno je 406 džula - koja je specifična toplina leda?" '
- Toplinski kapacitet za 100 g leda = 406 J/ 2˚C
- Toplinski kapacitet za 100 g leda = 203 J/˚C
- Toplinski kapacitet za 1 g leda = 2,03 J/˚C po gramu
- Ako ste zbunjeni, razmislite o tome na ovaj način - za podizanje temperature za jedan stupanj za svaki gram leda potrebno je 2,03 džula. Dakle, ako imamo 100 grama leda, trebamo 100 puta više Joula da sve to zagrijemo.
Korak 3. Pomoću određene topline pronađite energiju potrebnu za podizanje temperature materijala na bilo koju temperaturu
Specifična toplina tvari označava količinu energije potrebnu za podizanje temperature jedne jedinice tvari (obično 1 gram) za jedan stupanj. Da bismo pronašli toplinu potrebnu za podizanje temperature bilo kojeg objekta na bilo koju temperaturu, jednostavno pomnožimo sve dijelove. Potrebna energija = masa x specifična toplina x promjena temperature. Odgovor je uvijek u jedinicama energije, poput Joulesa.
- Primjer: "Ako je specifična toplina aluminija 0,902 džula po gramu, koliko je džula potrebno za podizanje temperature 5 grama aluminija za 2 stupnja Celzijusa?
- Potrebna energija = 5 g x 0,902 J/g˚C x 2˚C
- Potrebna energija = 9,02 J
Korak 4. Upoznajte specifične topline uobičajenih materijala
Da biste lakše vježbali, proučite uobičajene vrućine koje možete vidjeti na ispitu ili se pojaviti u stvarnom životu. Što možete naučiti iz ovoga? Na primjer, imajte na umu da je specifična toplina metala mnogo niža od drva - to je razlog zašto se metalne žlice zagrijavaju brže od drva ako se ostave u šalici vruće čokolade. Niža specifična toplina znači da se objekt brže zagrijava.
- Voda: 4, 179 J/g˚C
- Zrak: 1,01 J/g˚C
- Drvo: 1,76 J/g˚C
- Aluminij: 0,902 J/g˚C
- Zlato: 0,129 J/g˚C
- Željezo: 0,450 J/g˚C
Savjeti
- Međunarodna (SI) jedinica toplinskog kapaciteta je Joules po Kelvinu, ne samo Joules
- Promjena temperature predstavljena je temperaturnom jedinicom delta umjesto samo temperaturnom jedinicom (recimo: 30 Delta K umjesto samo 30K)
- Energija (toplina) mora biti u džulima (SI) [preporučeno]
