Šilumos talpa matuoja energijos kiekį, kurį reikia pridėti prie objekto, kad jis būtų vienu laipsniu šiltesnis. Objekto šiluminė talpa nustatoma naudojant paprastą formulę - padalijus tiekiamą šilumos energijos kiekį iš temperatūros pokyčio, nustatomas vienam laipsniui reikalingas energijos kiekis. Kiekviena šio pasaulio medžiaga turi skirtingą šilumos talpą. (Šaltinis: 10 klasės standartinė fizikos knyga)
Formulė: Šilumos talpa = (atsižvelgiant į šilumos energiją) / (temperatūros padidėjimas)
Žingsnis
1 iš 2 metodas: objekto šilumos talpos apskaičiavimas
Žingsnis 1. Žinokite šilumos talpos formulę
Objekto šilumos talpą galima apskaičiuoti padalijus tiekiamos šilumos energijos kiekį (E) iš temperatūros pokyčio (T). Lygtis yra tokia: Šilumos talpa = E/T.
- Pavyzdys: Energija, reikalinga blokui sušildyti iki 5 laipsnių Celsijaus, yra 2000 džaulių - kokia yra bloko šilumos talpa?
- Šilumos talpa = E/T.
- Šilumos talpa = 2000 džaulių / 5˚C
- Šilumos talpa = 400 džaulių Celsijaus laipsniui (J/˚C)
Žingsnis 2. Ieškokite temperatūros pokyčių
Pavyzdžiui, jei noriu sužinoti bloko šiluminę galią ir žinau, kad reikia 60 džaulių, kad blokelio temperatūra pakiltų nuo 8 laipsnių iki 20 laipsnių, turiu žinoti skirtumą tarp dviejų temperatūrų, kad gaučiau šilumą talpa. Kadangi 20 - 8 = 12, bloko temperatūra keičiasi 12 laipsnių. Todėl:
- Šilumos talpa = E/T.
- Bloko šilumos talpa = 60 džaulių / (20˚C - 8˚C)
- 60 džaulių / 12˚C
- Bloko šilumos talpa = 5 J/˚C
Žingsnis 3. Prie atsakymo pridėkite teisingus vienetus, kad jie reikštų
300 šilumos talpa nieko nereiškia, jei nežinote, kaip ji matuojama. Šilumos talpa matuojama pagal energiją, reikalingą vienam laipsniui. Taigi, jei matuojame energiją džauliais ir temperatūros pokyčius Celsijaus laipsniu, galutinis atsakymas būtų „kiek džaulių reikia vienam Celsijaus laipsniui. Todėl savo atsakymą pateiksime kaip 300 J/˚C arba 300 džaulių vienam Celsijaus laipsniui.
Jei matuojate šilumos energiją kalorijose ir temperatūrą Kelvine, galutinis atsakymas yra 300 Cal/K
Žingsnis 4. Žinokite, kad ši lygtis tinka ir vėsinantiems objektams
Kai objektas tampa dviem laipsniais šaltesnis, jis praranda lygiai tiek pat šilumos, kiek reikėtų 2 laipsniais šilčiau. Taigi, jei klausiate: „Kokia yra objekto šiluminė talpa, jei jis praranda 50 džaulių energijos ir jo temperatūra nukrinta 5 laipsniais Celsijaus“, vis tiek galite naudoti šią lygtį:
- Šilumos talpa: 50 J/ 5˚C
- Šilumos talpa = 10 J/˚C
2 metodas iš 2: specifinės medžiagos šilumos naudojimas
Žingsnis 1. Žinokite, kad specifinė šiluma reiškia energiją, reikalingą vieno gramo objekto temperatūrai pakelti vienu laipsniu
Ieškodami medžiagos vieneto (1 gramo, 1 uncijos, 1 kilogramo ir kt.) Šilumos talpos, jūs ieškojote specifinės šio objekto šilumos. Specifinė šiluma rodo energijos kiekį, reikalingą pakelti kiekvieno objekto vieneto temperatūrą vienu laipsniu. Pavyzdžiui, norint pakelti 1 gramo vandens temperatūrą 1 laipsniu Celsijaus, reikia 0,417 džaulio energijos. Taigi savita vandens šiluma yra 0,417 J/˚C vienam gramui.
Konkreti medžiagos šiluma yra pastovi. Tai reiškia, kad visas grynas vanduo turi tą pačią savitąją šilumą, kuri yra 0,417 J/˚C
Žingsnis 2. Naudokite šilumos talpos formulę, kad surastumėte konkrečią medžiagos šilumą
Lengva rasti specifinę šilumą, tai yra galutinį atsakymą padalinti iš objekto masės. Rezultatai rodo, kiek energijos reikia kiekvienam objekto gabalui, pavyzdžiui, džaulių, reikalingų norint pakeisti tik vieno gramo ledo temperatūrą.
- Pavyzdys: "Turiu 100 gramų ledo. Norint pakelti ledo temperatūrą 2 laipsniais Celsijaus, reikia 406 džaulių - kokia yra specifinė ledo šiluma?"
- Šilumos talpa 100 g ledo = 406 J/ 2˚C
- Šilumos talpa 100 g ledo = 203 J/˚C
- Šilumos talpa 1 g ledo = 2,03 J/˚C vienam gramui
- Jei esate sutrikęs, pagalvokite apie tai taip - pakelti temperatūrą vienu laipsniu kiekvienam ledo gramui reikia 2,03 džaulio. Taigi, jei turime 100 gramų ledo, mums reikia 100 kartų daugiau džaulių, kad visa tai sušiltų.
Žingsnis 3. Naudokite specifinę šilumą, kad surastumėte energiją, reikalingą medžiagos temperatūrai pakelti iki bet kurios temperatūros
Specifinė medžiagos šiluma rodo energijos kiekį, reikalingą vieno materijos vieneto (dažniausiai 1 gramo) temperatūrai pakelti vienu laipsniu. Norėdami rasti šilumą, reikalingą bet kurio objekto temperatūrai pakelti iki bet kokios temperatūros, mes tiesiog padauginame visas dalis. Reikalinga energija = masė x specifinė šiluma x temperatūros pokytis. Atsakymas visada pateikiamas energijos vienetais, tokiais kaip džauliai.
- Pavyzdys: „Jei specifinė aliuminio šiluma yra 0,902 džauliai gramui, kiek džaulių reikia, kad 5 gramų aliuminio temperatūra pakiltų 2 laipsniais Celsijaus?
- Reikalinga energija = 5 g x 0,902 J/g˚C x 2˚C
- Reikalinga energija = 9,02 J
Žingsnis 4. Žinokite konkrečių įprastų medžiagų šilumą
Norėdami padėti praktikuoti, išstudijuokite įprastas specifines pamokas, kurias galite pamatyti per egzaminą arba pasirodyti realiame gyvenime. Ko iš to galima pasimokyti? Pavyzdžiui, atkreipkite dėmesį, kad metalo specifinė šiluma yra daug mažesnė nei medienos - dėl šios priežasties metaliniai šaukštai įkaista greičiau nei mediena, jei jie paliekami puodelyje karšto šokolado. Mažesnė savitoji šiluma reiškia, kad objektas įkaista greičiau.
- Vanduo: 4, 179 J/g˚C
- Oras: 1,01 J/g˚C
- Mediena: 1,76 J/g˚C
- Aliuminis: 0,902 J/g˚C
- Auksas: 0,129 J/g˚C
- Geležis: 0,450 J/g˚C
Patarimai
- Tarptautinis (SI) šilumos talpos vienetas yra džauliai kelvinui, o ne tik džauliai
- Temperatūros pokyčius rodo temperatūros vienetas delta, o ne tik temperatūros vienetas (tarkime: 30 Delta K, o ne tik 30 K)
- Energija (šiluma) turi būti džauliais (SI) [rekomenduojama]
