Πώς να υπολογίσετε την αλλαγή στη θερμοκρασία
Η θερμοδυναμική είναι το πεδίο της φυσικής που ασχολείται με τη θερμοκρασία, τη θερμότητα και, τελικά, τις μεταφορές ενέργειας. Αν και οι νόμοι της θερμοδυναμικής μπορεί να είναι λίγο δύσκολο να ακολουθηθούν, ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής είναι μια απλή σχέση μεταξύ της εργασίας που έχει γίνει, της προστιθέμενης θερμότητας και της αλλαγής στην εσωτερική ενέργεια μιας ουσίας. Εάν πρέπει να υπολογίσετε μια αλλαγή στη θερμοκρασία, είναι είτε μια απλή διαδικασία αφαίρεσης της παλιάς θερμοκρασίας από τη νέα, είτε μπορεί να περιλαμβάνει τον πρώτο νόμο, την ποσότητα ενέργειας που προστίθεται ως θερμότητα και την ειδική θερμοχωρητικότητα της ουσίας σε ερώτηση.
TL;DR (Πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα; Δεν έχω διαβάσει)
Μια απλή μεταβολή της θερμοκρασίας υπολογίζεται αφαιρώντας την τελική θερμοκρασία από την αρχική θερμοκρασία. Ίσως χρειαστεί να κάνετε μετατροπή από Φαρενάιτ σε Κελσίου ή αντίστροφα, κάτι που μπορείτε να κάνετε χρησιμοποιώντας έναν τύπο ή μια ηλεκτρονική αριθμομηχανή.
Όταν πρόκειται για μεταφορά θερμότητας, χρησιμοποιήστε αυτόν τον τύπο:αλλαγή θερμοκρασίας =Q / cm για να υπολογίσετε τη μεταβολή της θερμοκρασίας από μια συγκεκριμένη ποσότητα θερμότητας που προστίθεται. Ε αντιπροσωπεύει την προστιθέμενη θερμότητα, c είναι η ειδική θερμοχωρητικότητα της ουσίας που θερμαίνετε και m είναι η μάζα της ουσίας που θερμαίνεις.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ θερμότητας και θερμοκρασίας;
Το βασικό κομμάτι φόντου που χρειάζεστε για έναν υπολογισμό θερμοκρασίας είναι η διαφορά μεταξύ θερμότητας και θερμοκρασίας. Η θερμοκρασία μιας ουσίας είναι κάτι που γνωρίζετε από την καθημερινή ζωή. Είναι η ποσότητα που μετράτε με ένα θερμόμετρο. Γνωρίζετε επίσης ότι τα σημεία βρασμού και τα σημεία τήξης των ουσιών εξαρτώνται από τη θερμοκρασία τους. Στην πραγματικότητα, η θερμοκρασία είναι ένα μέτρο της εσωτερικής ενέργειας που έχει μια ουσία, αλλά αυτές οι πληροφορίες δεν είναι σημαντικές για τον προσδιορισμό της αλλαγής της θερμοκρασίας.
Η θερμότητα είναι λίγο διαφορετική. Αυτός είναι ένας όρος για τη μεταφορά ενέργειας μέσω θερμικής ακτινοβολίας. Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής λέει ότι η μεταβολή της ενέργειας ισούται με το άθροισμα της θερμότητας που προστίθεται και του έργου που έχει γίνει. Με άλλα λόγια, μπορείτε να δώσετε περισσότερη ενέργεια σε κάτι ζεσταίνοντάς το (μεταφέροντάς του θερμότητα) ή μετακινώντας το ή ανακατεύοντάς το σωματικά (κάνοντας δουλειά σε αυτό).
Απλή αλλαγή στους υπολογισμούς θερμοκρασίας
Ο απλούστερος υπολογισμός θερμοκρασίας που μπορεί να χρειαστεί να κάνετε περιλαμβάνει τον υπολογισμό της διαφοράς μεταξύ μιας θερμοκρασίας έναρξης και λήξης. Αυτό είναι εύκολο. Αφαιρείτε την τελική θερμοκρασία από την αρχική θερμοκρασία για να βρείτε τη διαφορά. Έτσι, αν κάτι ξεκινά από τους 50 βαθμούς Κελσίου και τελειώσει στους 75 βαθμούς Κελσίου, τότε η αλλαγή της θερμοκρασίας είναι 75 βαθμούς Κελσίου – 50 βαθμούς Κελσίου =25 βαθμούς Κελσίου. Για μειώσεις της θερμοκρασίας, το αποτέλεσμα είναι αρνητικό.
Η μεγαλύτερη πρόκληση για αυτόν τον τύπο υπολογισμού εμφανίζεται όταν πρέπει να κάνετε μια μετατροπή θερμοκρασίας. Και οι δύο θερμοκρασίες πρέπει να είναι είτε Φαρενάιτ είτε Κελσίου. Εάν έχετε ένα από το καθένα, μετατρέψτε ένα από αυτά. Για εναλλαγή από Φαρενάιτ σε Φαρενάιτ, αφαιρέστε 32 από το ποσό σε Φαρενάιτ, πολλαπλασιάστε το αποτέλεσμα με 5 και μετά διαιρέστε το με 9. Για να μετατρέψετε από Κελσίου σε Φαρενάιτ, πολλαπλασιάστε πρώτα το ποσό με 9, μετά διαιρέστε το με 5 και τέλος προσθέστε 32 στο αποτέλεσμα. Εναλλακτικά, απλώς χρησιμοποιήστε μια ηλεκτρονική αριθμομηχανή.
Υπολογισμός της αλλαγής θερμοκρασίας από Heat Transfer
Εάν αντιμετωπίζετε ένα πιο περίπλοκο πρόβλημα που αφορά τη μεταφορά θερμότητας, ο υπολογισμός της αλλαγής της θερμοκρασίας είναι πιο δύσκολος. Ο τύπος που χρειάζεστε είναι:
Αλλαγή θερμοκρασίας =Q / cm
Όπου Q είναι η θερμότητα που προστίθεται, c είναι η ειδική θερμοχωρητικότητα της ουσίας και m είναι η μάζα της ουσίας που θερμαίνετε. Η θερμότητα δίνεται σε joules (J), η ειδική θερμοχωρητικότητα είναι μια ποσότητα σε joules ανά χιλιόγραμμο (ή γραμμάριο) °C και η μάζα είναι σε χιλιόγραμμα (kg) ή γραμμάρια (g). Το νερό έχει ειδική θερμοχωρητικότητα λίγο κάτω από 4,2 J/g °C, οπότε αν αυξήσετε τη θερμοκρασία 100 g νερού χρησιμοποιώντας 4.200 J θερμότητας, θα λάβετε:
Αλλαγή θερμοκρασίας =4200 J ÷ (4,2 J/g °C × 100 g) =10 °C
Η θερμοκρασία του νερού αυξάνεται κατά 10 βαθμούς C. Το μόνο πράγμα που πρέπει να θυμάστε είναι ότι πρέπει να χρησιμοποιείτε σταθερές μονάδες για τη μάζα. Εάν έχετε ειδική θερμοχωρητικότητα σε J/g °C, τότε χρειάζεστε τη μάζα της ουσίας σε γραμμάρια. Εάν το έχετε σε J/kg °C, τότε χρειάζεστε τη μάζα της ουσίας σε κιλά.
