Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Équation pour chaleur spécifique
- Utilisation de chaleur spécifique pour trouver la température initiale
- Chaleur spécifique et changements de phase
Qu'est-ce qui prend plus d'énergie pour chauffer: air ou eau? Que diriez-vous de l'eau contre le métal ou de l'eau contre un autre liquide comme le soda?
Ces questions et beaucoup d’autres sont liées à une propriété de la matière appelée chaleur spécifique. La chaleur spécifique est la quantité de chaleur par unité de masse nécessaire pour augmenter la température d'une substance d'un degré Celsius.
Il faut donc plus d'énergie pour chauffer de l'eau que de l'air, car l'eau et l'air ont des chaleurs spécifiques différentes.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Utilisez la formule:
Q = mcΔT, également écrit Q = mc (T - t0)
trouver la température initiale (t0) dans un problème de chaleur spécifique.
En fait, l'eau a l'une des chaleurs spécifiques les plus élevées parmi toutes les substances "communes": 4,166 joule / gramme ° C. C'est pourquoi l'eau est si utile pour modérer la température des machines, des corps humains et même de la planète.
Équation pour chaleur spécifique
Vous pouvez utiliser la propriété de chaleur spécifique pour trouver une température initiale de substances. L'équation pour la chaleur spécifique est généralement écrite:
Q = mcΔT
où Q est la quantité d'énergie thermique ajoutée, m est la masse des substances, c est la chaleur spécifique, une constante et ΔT signifie "changement de température".
Assurez-vous que vos unités de mesure correspondent aux unités utilisées dans la constante de chaleur spécifique! Par exemple, la chaleur spécifique peut parfois utiliser Celsius. D'autres fois, vous obtiendrez l'unité SI pour la température, à savoir Kelvin. Dans ces cas, les unités correspondant à une chaleur spécifique seront soit Joules / gramme ° C, soit Joules / gramme K. Il pourrait en aller de même pour les grammes contre kilogrammes pour la masse, ou de Joules à Bmu pour l'énergie. Assurez-vous de vérifier les unités et d'effectuer les conversions nécessaires avant de commencer.
Utilisation de chaleur spécifique pour trouver la température initiale
ΔT peut également être écrit (T - t0), ou une nouvelle température des substances moins sa température initiale. Donc, une autre façon d'écrire l'équation pour la chaleur spécifique est la suivante:
Q = mc (T - t0)
Donc, cette forme réécrite de l’équation facilite la recherche de la température initiale. Vous pouvez brancher toutes les autres valeurs que vous avez données, puis résoudre pour t0.
Par exemple, supposons que vous ajoutiez 75,0 joules d’énergie à 2,0 grammes d’eau, en élevant sa température à 87 ° C. La chaleur spécifique des eaux est de 4.184 Joules / gramme ° C. Quelle était la température initiale de l'eau?
Branchez les valeurs données dans votre équation:
75.o J = 2,0 g x (4,184 J / g ° C) x (87 ° C - t0).
Simplifier:
75.o J = 8,368 J / ° C x (87 ° C - t0).
8,96 ° C = (87 ° C - t0)
78 ° C = t0.
Chaleur spécifique et changements de phase
Il y a une exception importante à garder à l'esprit. L'équation de chaleur spécifique ne fonctionne pas lors d'un changement de phase, par exemple d'un liquide à un gaz ou d'un solide à un liquide. C’est parce que toute l’énergie supplémentaire qui est pompée est utilisée pour le changement de phase et non pour augmenter la température. La température reste donc stable pendant cette période, ce qui élimine la relation entre énergie, température et chaleur spécifique dans cette situation.