Toplotni kapacitet mjeri količinu energije koju je potrebno dodati objektu kako bi se zagrijao za jedan stepen. Toplinski kapacitet objekta se utvrđuje 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 različit toplinski kapacitet. (Izvor: Standardna knjiga fizike klase 10)
Formula: Toplotni kapacitet = (S obzirom na toplotnu energiju) / (Povećanje temperature)
Korak
Metoda 1 od 2: Izračunavanje toplinske moći objekta
Korak 1. Upoznajte formulu za toplinski kapacitet
Toplotni kapacitet objekta može se izračunati dijeljenjem količine isporučene toplinske energije (E) s promjenom temperature (T). Jednačina je: Toplotni kapacitet = E/T.
- Primjer: Energija potrebna za zagrijavanje bloka na 5 stepeni Celzijusa je 2000 džula - koliki je toplinski kapacitet bloka?
- Toplotni kapacitet = E/T
- Toplotni kapacitet = 2000 Joule / 5˚C
- Toplotni kapacitet = 400 džula po stepenu 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 stepeni. Stoga:
- Toplotni kapacitet = E/T
- Toplotni kapacitet bloka = 60 džula / (20˚C - 8˚C)
- 60 džula / 12˚C
- Toplotni kapacitet bloka = 5 J/˚C
Korak 3. Dodajte tačne jedinice svom odgovoru kako biste mu dali smisao
Toplinski kapacitet od 300 ne znači ništa ako ne znate kako se mjeri. Toplotni kapacitet mjeri se potrebnom energijom po stepenu. Dakle, ako mjerimo energiju u džulima, a promjenu temperature u Celzijusima, konačni odgovor bi bio „koliko je džula potrebno po stepenu Celzijusa. Stoga ćemo naš odgovor predstaviti kao 300 J/˚C, ili 300 Joules po stepenu 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 stepena, gubi točno istu količinu topline koliko bi mu 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", i dalje možete koristiti ovu jednadžbu:
- Toplotni kapacitet: 50 J/ 5˚C
- Toplotni kapacitet = 10 J/˚C
Metoda 2 od 2: Korištenje specifične topline materije
Korak 1. Znajte da se specifična toplina odnosi na energiju potrebnu za podizanje temperature jednog grama predmeta za jedan stepen
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 stepen. Na primjer, za podizanje temperature 1 grama vode za 1 stepen Celzijusa potrebno je 0,417 džula 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 podijeliti konačni odgovor na masu objekta. 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 stepena Celzijusa potrebno je 406 džula - koja je specifična toplina leda?" '
- Toplotni kapacitet za 100 g leda = 406 J/ 2˚C
- Toplotni kapacitet za 100 g leda = 203 J/˚C
- Toplotni kapacitet za 1 g leda = 2,03 J/˚C po gramu
- Ako ste zbunjeni, razmislite o tome na ovaj način - za povećanje temperature za jedan stepen za svaki gram leda potrebno je 2,03 džula. Dakle, ako imamo 100 grama leda, treba nam 100 puta više džula da se sve to zagrije.
Korak 3. Pomoću određene topline pronađite energiju potrebnu za podizanje temperature materijala na bilo koju temperaturu
Specifična toplina materije označava količinu energije potrebnu za podizanje temperature jedne jedinice materije (obično 1 gram) za jedan stepen. 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 džulova.
- Primjer: "Ako je specifična toplina aluminija 0,902 džula po gramu, koliko je džula potrebno da se temperatura 5 grama aluminija podigne za 2 stepena 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. Šta možete naučiti iz ovoga? Na primjer, imajte na umu da je specifična toplina metala mnogo niža od one drva - to je razlog zašto se metalne žlice zagrijavaju brže od drveta ako se ostave u šalici vruće čokolade. Niža specifična toplina znači da se objekt brže zagrijava.
- Voda: 4, 179 J/g˚C
- Vazduh: 1,01 J/g˚C
- Drvo: 1,76 J/g˚C
- Aluminij: 0,902 J/g˚C
- Zlato: 0,129 J/g˚C
- Gvožđe: 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]
