Nel linguaggio quotidiano, le persone usano i termini calore e temperatura in modo intercambiabile. Nel campo della termodinamica e della fisica in generale, però, i due termini hanno significati molto diversi. Se stai cercando di calcolare la quantità di calore assorbita da qualcosa quando aumenti la sua temperatura, devi capire la differenza tra i due e come calcolare l'una dall'altra. Puoi farlo facilmente: basta moltiplicare la capacità termica della sostanza che stai riscaldando per la massa della sostanza e il cambiamento di temperatura per trovare il calore assorbito.

TL; DR (Troppo lungo; Didn ' t lettura)

Calcolo dell'assorbimento di calore mediante la formula:

Q

= mc
Δ T

Q

significa che il calore assorbito, m
è la massa della sostanza che assorbe calore, c
è la capacità termica specifica e Δ T

è il cambiamento di temperatura.

La prima legge della termodinamica e del calore

The la prima legge della termodinamica afferma che il cambiamento di energia interna di una sostanza è la somma del calore trasferito su di essa e il lavoro svolto su di essa (o il calore trasferito ad esso meno il lavoro svolto da
it). "Lavoro" è solo una parola usata dai fisici per il trasferimento di energia fisica. Ad esempio, mescolando una tazza di caffè funziona nel liquido al suo interno, e lavori su un oggetto quando lo raccogli o lo butti.

Il calore è un'altra forma di trasferimento di energia, ma è quella che si verifica quando due oggetti si trovano a temperature diverse tra loro. Se metti acqua fredda in una padella e accendi la stufa, le fiamme riscaldano la padella e la padella calda riscalda l'acqua. Questo aumenta la temperatura dell'acqua e gli dà energia. La seconda legge della termodinamica impone che il calore passi solo da oggetti più caldi a quelli più freddi, non viceversa.

Spiegazione della capacità termica specifica

La chiave per risolvere il problema del calcolo dell'assorbimento di calore è il concetto di capacità termica specifica. Sostanze diverse necessitano di quantità diverse di energia per essere trasferite a loro per aumentare la temperatura, e la capacità termica specifica della sostanza ti dice quanto è. Questa è una quantità data il simbolo c
e misurata in joule /kg gradi Celsius. In breve, la capacità termica indica quanta energia termica (in joule) è necessaria per aumentare la temperatura di 1 kg di materiale di 1 grado C. La capacità termica specifica dell'acqua è di 4.181 J /kg di grado C, e lo specifico la capacità termica del piombo è di 128 J /kg di grado C. Questo ti dice in breve tempo che è necessario meno energia per aumentare la temperatura del piombo che non per l'acqua.

Calcolo dell'assorbimento di calore

può usare le informazioni nelle ultime due sezioni insieme a una semplice formula per calcolare l'assorbimento di calore in una situazione specifica. Tutto ciò che devi sapere è la sostanza che viene riscaldata, il cambiamento di temperatura e la massa della sostanza. L'equazione è:

Q

= mc
Δ T

Qui, Q
significa calore (cosa vuoi sapere), m
significa massa, c
significa capacità termica specifica e Δ T

è il cambiamento di temperatura. Puoi trovare il cambiamento di temperatura sottraendo la temperatura iniziale dalla temperatura finale.

Ad esempio, immagina di aumentare la temperatura di 2 kg di acqua da 10 gradi C a 50 gradi C. Il cambio di temperatura è Δ T

= (50 - 10) gradi C = 40 gradi C. Dall'ultima sezione, la capacità termica specifica dell'acqua è di 4.181 J /kg di grado C, quindi l'equazione :

Q

= 2 kg × 4181 J /kg grado C × 40 gradi C

= 334,480 J = 334,5 kJ

Quindi ci vogliono circa 334,5 mila joule (kJ) di calore per innalzare la temperatura di 2 kg di acqua di 40 gradi C.

Suggerimenti sulle unità alternative

A volte si danno specifiche capacità termiche in diverse unità. Ad esempio, può essere quotato in joule /grammo C, calorie /grammo C o joule /mol gradi C. Una caloria è un'unità di energia alternativa (1 calorie = 4.184 joule), grammi sono 1/1000 di un chilogrammo e una talpa (abbreviata in mol) è un'unità utilizzata in chimica. Finché usi unità coerenti, la formula sopra rimarrà.

Per esempio, se il calore specifico è dato in joule /grammo C, cita anche la massa della sostanza in grammi, o in alternativa, converti la capacità termica specifica in chilogrammi moltiplicandola per 1.000. Se la capacità termica è data in joule /mol grado C, è più facile citare anche la massa della sostanza in moli. Se la capacità termica è indicata in calorie /kg di grado C, il risultato sarà in calorie di calore anziché in joule, che puoi convertire in seguito se hai bisogno della risposta in joule.

Se incontri Kelvin come unità per la temperatura (simbolo K), per i cambiamenti di temperatura è esattamente la stessa di Celsius, quindi non è necessario fare nulla.