Värmekapacitet mäter mängden energi som behöver läggas till ett objekt för att göra det en grad varmare. Värmekapaciteten för ett objekt hittas med hjälp av en enkel formel - genom att dividera mängden värmeenergi som matas med temperaturförändringen för att bestämma mängden energi som krävs per grad. Varje material i denna värld har en annan värmekapacitet. (Källa: Class 10 Standard Physics book)
Formel: Värmekapacitet = (med tanke på värmeenergi) / (temperaturökning)
Steg
Metod 1 av 2: Beräkning av ett objekts värmekapacitet
Steg 1. Känn till formeln för värmekapacitet
Värmekapaciteten för ett objekt kan beräknas genom att dividera mängden värmeenergi (E) med temperaturförändringen (T). Ekvationen är: Värmekapacitet = E/T.
- Exempel: Energin som krävs för att värma ett block till 5 grader Celsius är 2000 Joule - vad är blockets värmekapacitet?
- Värmekapacitet = E/T
- Värmekapacitet = 2000 Joule / 5˚C
- Värmekapacitet = 400 Joule per grad Celsius (J/˚C)
Steg 2. Leta efter temperaturförändringen
Till exempel, om jag vill veta värmekapaciteten för ett block, och jag vet att det tar 60 Joule att höja temperaturen på blocket från 8 grader till 20 grader, måste jag veta skillnaden mellan de två temperaturerna för att få värmen kapacitet. Eftersom 20 - 8 = 12 ändras blockets temperatur med 12 grader. Därför:
- Värmekapacitet = E/T
- Blockets värmekapacitet = 60 Joule / (20˚C - 8˚C)
- 60 Joule / 12˚C
- Blockets värmekapacitet = 5 J/˚C
Steg 3. Lägg till rätt enheter i ditt svar för att ge det mening
En värmekapacitet på 300 betyder ingenting om du inte vet hur det mäts. Värmekapacitet mäts med den energi som krävs per grad. Så om vi mäter energi i Joule och temperaturförändringar i Celsius, skulle det slutliga svaret vara hur många Joule behövs per grad Celsius. Därför kommer vi att presentera vårt svar som 300 J/˚C, eller 300 Joule per grad Celsius.
Om du mäter värmeenergi i kalorier och temperatur i Kelvin är ditt slutliga svar 300 Cal/K
Steg 4. Vet att denna ekvation fungerar för objekt som kyler också
När ett föremål blir två grader kallare tappar det exakt lika mycket värme som det skulle ta för att bli 2 grader varmare. Således, om du frågar "Vad är värmekapaciteten för ett objekt om det tappar 50 Joule energi och temperaturen sjunker med 5 grader Celsius", kan du fortfarande använda denna ekvation:
- Värmekapacitet: 50 J/ 5˚C
- Värmekapacitet = 10 J/˚C
Metod 2 av 2: Användning av materiens specifika värme
Steg 1. Vet att specifik värme avser energin som krävs för att höja temperaturen på ett gram av ett objekt med en grad
När du letar efter värmekapaciteten för en materienhet (1 gram, 1 uns, 1 kilo, etc.) har du letat efter den specifika värmen för detta objekt. Specifik värme indikerar mängden energi som krävs för att höja temperaturen på varje enhet i ett objekt med en grad. Till exempel, för att höja temperaturen på 1 gram vatten med 1 grad Celsius krävs 0,417 Joule energi. Så den specifika värmen för vatten är 0,417 J/˚C per gram.
Materialets specifika värme är konstant. Detta innebär att allt rent vatten har samma specifika värme, vilket är 0,417 J/˚C
Steg 2. Använd värmekapacitetsformeln för att hitta den specifika värmen för ett material
Det är enkelt att hitta specifik värme, det vill säga dela det slutliga svaret med objektets massa. Resultaten visar hur mycket energi som krävs för varje objektbit, till exempel antalet joule som behövs för att ändra temperaturen på bara ett gram is.
- Exempel: "Jag har 100 gram is. För att höja temperaturen på isen med 2 grader Celsius tar det 406 Joule - vad är den specifika isvärmen?" '
- Värmekapacitet för 100 g is = 406 J/ 2˚C
- Värmekapacitet för 100 g is = 203 J/˚C
- Värmekapacitet för 1 g is = 2,03 J/˚C per gram
- Om du är förvirrad, tänk på det här sättet - för att höja temperaturen med en grad för varje gram is krävs 2,03 Joule. Så om vi har 100 gram is behöver vi 100 gånger fler Joule för att värma upp allt.
Steg 3. Använd specifik värme för att hitta energin som krävs för att höja materialets temperatur till valfri temperatur
Materialets specifika värme indikerar mängden energi som krävs för att höja temperaturen på en materienhet (vanligtvis 1 gram) med en grad. För att hitta värmen som krävs för att höja temperaturen på ett objekt till vilken temperatur som helst, multiplicerar vi helt enkelt alla delar. Energi som krävs = massa x specifik värme x temperaturförändring. Svaret är alltid i energienheter, till exempel Joule.
- Exempel: "Om den specifika värmen för aluminium är 0,902 Joule per gram, hur många Joule behövs för att höja temperaturen på 5 gram aluminium med 2 grader Celsius?
- Energi som krävs = 5 g x 0,902 J/g˚C x 2˚C
- Nödvändig energi = 9,02 J
Steg 4. Känn de specifika värmen i vanliga material
För att hjälpa till att träna, studera vanliga specifika heats, som du kan se på en tentamen eller visas i verkliga livet. Vad kan du lära av detta? Observera till exempel att metallens specifika värme är mycket lägre än för trä - detta är anledningen till att metallskedar värms upp snabbare än trä om de lämnas i en kopp varm choklad. En lägre specifik värme betyder att ett föremål värms upp snabbare.
- Vatten: 4, 179 J/g˚C
- Luft: 1,01 J/g˚C
- Trä: 1,76 J/g˚C
- Aluminium: 0,902 J/g˚C
- Guld: 0,129 J/g˚C
- Järn: 0,450 J/g˚C
Tips
- Den internationella (SI) enheten för värmekapacitet är Joule per Kelvin, inte bara Joules
- Temperaturförändringen representeras av en temperaturenhet delta istället för bara en temperaturenhet (säg: 30 Delta K istället för bara 30K)
- Energi (värme) måste vara i Joule (SI) [Rekommenderas]
