Tepelná kapacita měří množství energie, kterou je třeba přidat k objektu, aby byl o jeden stupeň teplejší. Tepelná kapacita objektu se zjišťuje pomocí jednoduchého vzorce - vydělením množství dodané tepelné energie změnou teploty se určí množství potřebné energie na stupeň. Každý materiál na tomto světě má jinou tepelnou kapacitu. (Zdroj: Kniha standardní fyziky třídy 10)
Vzorec: Tepelná kapacita = (daná tepelná energie) / (zvýšení teploty)
Krok
Metoda 1 ze 2: Výpočet tepelné kapacity objektu
Krok 1. Znát vzorec pro tepelnou kapacitu
Tepelnou kapacitu objektu lze vypočítat vydělením množství dodané tepelné energie (E) změnou teploty (T). Rovnice je: Tepelná kapacita = E/T.
- Příklad: Energie potřebná k zahřátí bloku na 5 stupňů Celsia je 2 000 Joulů - jaká je tepelná kapacita bloku?
- Tepelná kapacita = E/T
- Tepelná kapacita = 2000 Joule / 5 ° C
- Tepelná kapacita = 400 Joulů na stupeň Celsia (J/˚C)
Krok 2. Podívejte se na změnu teploty
Pokud například chci znát tepelnou kapacitu bloku a vím, že ke zvýšení teploty bloku z 8 stupňů na 20 stupňů je potřeba 60 joulů, potřebuji znát rozdíl mezi těmito dvěma teplotami, abych získal teplo. kapacita. Od 20 - 8 = 12 se teplota bloku změní o 12 stupňů. Proto:
- Tepelná kapacita = E/T
- Tepelná kapacita bloku = 60 joulů / (20 ° C - 8 ° C)
- 60 joulů / 12 ° C
- Tepelná kapacita bloku = 5 J/˚C
Krok 3. Přidejte do své odpovědi správné jednotky, aby to dávalo smysl
Tepelná kapacita 300 neznamená nic, pokud nevíte, jak se měří. Tepelná kapacita se měří energií potřebnou na stupeň. Pokud tedy měříme energii v Joulech a změnu teploty ve stupních Celsia, konečná odpověď by byla „kolik Joulů je potřeba na stupeň Celsia. Proto uvedeme naši odpověď jako 300 J/˚C nebo 300 Joulů na stupeň Celsia.
Pokud měříte tepelnou energii v kaloriích a teplotu v Kelvinech, vaše konečná odpověď je 300 Cal/K
Krok 4. Vězte, že tato rovnice funguje i pro objekty, které chladnou
Když se předmět ochladí o dva stupně, ztratí přesně stejné množství tepla, jaké by bylo zapotřebí, aby se zahřál o 2 stupně. Pokud se tedy zeptáte: „Jaká je tepelná kapacita předmětu, pokud ztratí 50 Joulů energie a jeho teplota klesne o 5 stupňů Celsia“, můžete stále použít tuto rovnici:
- Tepelná kapacita: 50 J/ 5 ° C
- Tepelná kapacita = 10 J/˚C
Metoda 2 ze 2: Použití specifického tepla hmoty
Krok 1. Vězte, že specifické teplo se týká energie potřebné ke zvýšení teploty jednoho gramu předmětu o jeden stupeň
Když hledáte tepelnou kapacitu jednotky hmoty (1 gram, 1 unce, 1 kilogram atd.), Hledali jste specifické teplo tohoto objektu. Specifické teplo udává množství energie potřebné ke zvýšení teploty každé jednotky objektu o jeden stupeň. Například ke zvýšení teploty 1 gramu vody o 1 stupeň Celsia je zapotřebí 0,417 Joule energie. Měrné teplo vody je tedy 0,417 J/˚C na gram.
Měrné teplo materiálu je konstantní. To znamená, že veškerá čistá voda má stejné specifické teplo, které je 0,417 J/˚C
Krok 2. Použijte vzorec tepelné kapacity k nalezení specifického tepla materiálu
Nalezení specifického tepla je snadné, to znamená, že konečnou odpověď vydělíte hmotou předmětu. Výsledky ukazují, kolik energie je zapotřebí pro každý kus předmětu, například počet joulů potřebných ke změně teploty pouhého jednoho gramu ledu.
- Příklad: "Mám 100 gramů ledu. Ke zvýšení teploty ledu o 2 stupně Celsia je potřeba 406 joulů - jaké je specifické teplo ledu?" '
- Tepelná kapacita na 100 g ledu = 406 J/ 2 ° C
- Tepelná kapacita na 100 g ledu = 203 J/˚C
- Tepelná kapacita na 1 g ledu = 2,03 J/˚C na gram
- Pokud jste zmatení, přemýšlejte o tom takto - ke zvýšení teploty o jeden stupeň na každý gram ledu je zapotřebí 2,03 Joulů. Pokud tedy máme 100 gramů ledu, potřebujeme 100krát více Joulů, abychom to všechno zahřáli.
Krok 3. Pomocí specifického tepla najděte energii potřebnou ke zvýšení teploty materiálu na libovolnou teplotu
Specifické teplo hmoty udává množství energie potřebné ke zvýšení teploty jedné jednotky hmoty (obvykle 1 gram) o jeden stupeň. Abychom našli teplo potřebné ke zvýšení teploty jakéhokoli objektu na jakoukoli teplotu, jednoduše vynásobíme všechny části. Požadovaná energie = hmotnost x specifické teplo x změna teploty. Odpověď je vždy v jednotkách energie, například v Joulech.
- Příklad: „Pokud je měrné teplo hliníku 0,902 Joulů na gram, kolik Joulů je zapotřebí ke zvýšení teploty 5 gramů hliníku o 2 stupně Celsia?
- Požadovaná energie = 5 g x 0,902 J/g˚C x 2˚C
- Požadovaná energie = 9,02 J
Krok 4. Znát konkrétní teplo běžných materiálů
Chcete -li si procvičit, prostudujte si běžná specifická vedra, která můžete vidět na zkoušce nebo se objevit v reálném životě. Co se z toho můžete naučit? Všimněte si například, že měrné teplo kovu je mnohem nižší než dřevo - to je důvod, proč se kovové lžíce zahřívají rychleji než dřevo, pokud jsou ponechány v šálku horké čokolády. Nižší specifické teplo znamená, že se předmět zahřívá rychleji.
- Voda: 4, 179 J/g˚C
- Vzduch: 1,01 J/g˚C
- Dřevo: 1,76 J/g˚C
- Hliník: 0,902 J/g˚C
- Zlato: 0,129 J/g˚C
- Železo: 0,450 J/g˚C
Tipy
- Mezinárodní (SI) jednotka tepelné kapacity je Joulů na Kelvin, nejen Jouly
- Změna teploty je reprezentována teplotní jednotkou delta namísto pouhé teplotní jednotky (řekněme: 30 Delta K namísto pouhých 30 K)
- Energie (teplo) musí být v Joulech (SI) [doporučeno]
