Warmtecapaciteit meet de hoeveelheid energie die aan een object moet worden toegevoegd om het een graad warmer te maken. De warmtecapaciteit van een object wordt gevonden met behulp van een eenvoudige formule - door de hoeveelheid geleverde warmte-energie te delen door de verandering in temperatuur om de benodigde hoeveelheid energie per graad te bepalen. Elk materiaal in deze wereld heeft een andere warmtecapaciteit. (Bron: Class 10 Standard Physics boek)
Formule: Warmtecapaciteit = (Gegeven warmte-energie) / (Toename in temperatuur)
Stap
Methode 1 van 2: De warmtecapaciteit van een object berekenen
Stap 1. Ken de formule voor warmtecapaciteit
De warmtecapaciteit van een object kan worden berekend door de hoeveelheid geleverde warmte-energie (E) te delen door de verandering in temperatuur (T). De vergelijking is: Warmtecapaciteit = E/T.
- Voorbeeld: De energie die nodig is om een blok te verwarmen tot 5 graden Celsius is 2000 joule -- wat is de warmtecapaciteit van het blok?
- Warmtecapaciteit = E/T
- Warmtecapaciteit = 2000 Joule / 5˚C
- Warmtecapaciteit = 400 Joule per graad Celsius (J/˚C)
Stap 2. Zoek naar de temperatuurverandering
Als ik bijvoorbeeld de warmtecapaciteit van een blok wil weten en ik weet dat het 60 joule kost om de temperatuur van het blok van 8 graden naar 20 graden te verhogen, dan moet ik het verschil tussen de twee temperaturen weten om de warmte te verkrijgen. capaciteit. Sinds 20 - 8 = 12 verandert de temperatuur van het blok met 12 graden. Daarom:
- Warmtecapaciteit = E/T
- Warmtecapaciteit van het blok = 60 Joule / (20˚C - 8˚C)
- 60 Joule / 12˚C
- Warmtecapaciteit van het blok = 5 J/˚C
Stap 3. Voeg de juiste eenheden toe aan je antwoord om het betekenis te geven
Een warmtecapaciteit van 300 zegt niets als je niet weet hoe het wordt gemeten. De warmtecapaciteit wordt gemeten aan de hand van de benodigde energie per graad. Dus als we energie in Joules meten en temperatuurverandering in Celsius, zou het uiteindelijke antwoord zijn: hoeveel Joules zijn er nodig per graad Celsius. Daarom zullen we ons antwoord presenteren als 300 J/˚C, of 300 joule per graad Celsius.
Als je warmte-energie meet in calorieën en temperatuur in Kelvin, is je uiteindelijke antwoord 300 Cal/K
Stap 4. Weet dat deze vergelijking ook werkt voor objecten die afkoelen
Wanneer een object twee graden kouder wordt, verliest het precies dezelfde hoeveelheid warmte als het nodig zou hebben om 2 graden warmer te worden. Dus als je vraagt: "Wat is de warmtecapaciteit van een object als het 50 joule energie verliest en de temperatuur daalt met 5 graden Celsius", kun je nog steeds deze vergelijking gebruiken:
- Warmtecapaciteit: 50 J/5˚C
- Warmtecapaciteit = 10 J/˚C
Methode 2 van 2: De soortelijke warmte van materie gebruiken
Stap 1. Weet dat soortelijke warmte verwijst naar de energie die nodig is om de temperatuur van één gram van een voorwerp met één graad te verhogen
Als je zoekt naar de warmtecapaciteit van een eenheid van materie (1 gram, 1 ounce, 1 kilogram, etc.), heb je gezocht naar de soortelijke warmte van dit object. Specifieke warmte geeft de hoeveelheid energie aan die nodig is om de temperatuur van elke eenheid van een object met één graad te verhogen. Om bijvoorbeeld de temperatuur van 1 gram water met 1 graad Celsius te verhogen, is 0,417 Joule energie nodig. De soortelijke warmte van water is dus 0,417 J/˚C per gram.
De soortelijke warmte van een materiaal is constant. Dit betekent dat al het zuivere water dezelfde soortelijke warmte heeft, namelijk 0,417 J/˚C
Stap 2. Gebruik de warmtecapaciteitsformule om de soortelijke warmte van een materiaal te vinden
Het vinden van specifieke warmte is eenvoudig, dat wil zeggen, deel het uiteindelijke antwoord door de massa van het object. De resultaten laten zien hoeveel energie er nodig is voor elk stuk object, zoals het aantal joule dat nodig is om de temperatuur van slechts één gram ijs te veranderen.
- Voorbeeld: "Ik heb 100 gram ijs. Om de temperatuur van het ijs met 2 graden Celsius te verhogen, is 406 Joule nodig -- wat is de soortelijke warmte van ijs?"'
- Warmtecapaciteit voor 100 g ijs = 406 J/ 2˚C
- Warmtecapaciteit voor 100 g ijs = 203 J/˚C
- Warmtecapaciteit voor 1 g ijs = 2,03 J/˚C per gram
- Als je in de war bent, denk er dan zo over na: om de temperatuur met één graad te verhogen voor elke gram ijs is 2,03 joule nodig. Dus als we 100 gram ijs hebben, hebben we 100 keer meer Joule nodig om alles op te warmen.
Stap 3. Gebruik specifieke warmte om de energie te vinden die nodig is om de temperatuur van het materiaal tot een willekeurige temperatuur te verhogen
De soortelijke warmte van materie geeft de hoeveelheid energie aan die nodig is om de temperatuur van één eenheid materie (meestal 1 gram) met één graad te verhogen. Om de warmte te vinden die nodig is om de temperatuur van een object tot elke temperatuur te verhogen, vermenigvuldigen we eenvoudig alle delen. Benodigde energie = massa x soortelijke warmte x verandering in temperatuur. Het antwoord is altijd in eenheden van energie, zoals Joules.
- Voorbeeld: "Als de soortelijke warmte van aluminium 0,902 joule per gram is, hoeveel joule is er dan nodig om de temperatuur van 5 gram aluminium met 2 graden Celsius te verhogen?
- Benodigde energie = 5 g x 0,902 J/g˚C x 2˚C
- Benodigde energie = 9,02 J
Stap 4. Ken de soortelijke warmte van veelvoorkomende materialen
Om te helpen oefenen, bestudeer je veelvoorkomende specifieke hitte, die je op een examen kunt zien of in het echte leven kunt verschijnen. Wat kun je hiervan leren? Merk bijvoorbeeld op dat de soortelijke warmte van metaal veel lager is dan die van hout - dit is de reden waarom metalen lepels sneller opwarmen dan hout als ze in een kop warme chocolademelk worden achtergelaten. Een lagere soortelijke warmte betekent dat een object sneller opwarmt.
- Water: 4, 179 J/g˚C
- Lucht: 1,01 J/g˚C
- Hout: 1,76 J/g˚C
- Aluminium: 0,902 J/g˚C
- Goud: 0,129 J/g˚C
- IJzer: 0,450 J/g˚C
Tips
- De internationale (SI) eenheid van warmtecapaciteit is Joules per Kelvin, niet alleen Joules
- De verandering in temperatuur wordt weergegeven door een temperatuureenheid delta in plaats van alleen een temperatuureenheid (zeg: 30 Delta K in plaats van alleen 30K)
- Energie (warmte) moet in Joule (SI) zijn [Aanbevolen]
