如何计算热容量:8个步骤(附图)

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如何计算热容量:8个步骤(附图)
如何计算热容量:8个步骤(附图)
Anonim

在物理学中,热容是物体将温度升高一开尔文所需要的能量。热容的计算很简单,因为它足以除以温度变化所提供的能量。因此,我们获得了提供给物体以将其温度升高 1 摄氏度(或 1 开尔文)的能量数量。正如您所料,每种材料都有自己的热容量。

公式:热容 =(提供的能量)/(温度变化)

脚步

方法 1 of 2:计算物体的热容量

计算热容量步骤 1

步骤 1. 学习并记住热容公式。

物体的热容量 (C) 是通过将提供的能量 (E) 除以温度变化 (T) 来获得的。公式如下所示: C=E/T.温度有时以开尔文给出(开尔文温度 = 以°C 为单位的温度 + 273, 15)。

  • 练习:如果需要 2000 焦耳将某种材料的块的温度升高 5 K,请计算该块的热容量。
  • C=E/T
  • C = 2000 焦耳 / 5 K
  • 热容量 = 500 焦耳每开尔文 = 500 J / K = 500 J.K-1
计算热容量第 2 步

Step 2. 如果没有给出温差,请找出它。

让我们以一个块体为例,它需要增加 60 焦耳才能将其温度从 8 K 提高到 20 K。我们想计算这个块体的热容量 (C堵塞)。我们首先计算温升:20 - 8 = 12 K。温度变化为 12 开尔文。我们可以计算出它的热容量:

  • VS堵塞 = E / T
  • VS堵塞 = 60 焦耳 / (20 K - 8 K)
  • VS堵塞 = 60 焦耳 / 12 K
  • VS堵塞 = 5 J / K = 5 J.K-1
计算热容量步骤 3

Step 3. 热容量用单位表示。

“300”的热容量并不意味着什么。热容量总是以每开尔文的能量单位给出。如果能量以焦耳表示,温差以开尔文表示,那么逻辑上的答案将是焦耳每开尔文。如果我们拿前面的例子,我们会说热容量是 300 焦耳每开尔文,或 300 J.K-1.

如果能量以卡路里 (cal) 为单位,温度以开尔文 (K) 为单位,则热容量将以 cal / K 表示。

计算热容量步骤 4

第 4 步。这个公式也适用于温度下降。

如果能量被吸收以增加物体的温度,例如 2 K,则必须释放相同数量的能量才能将其冷却 2 K。考虑以下练习:失去的物体的热容量是多少? 50 焦耳的能量,谁的温度下降 5 开尔文?答案如下:

  • 热容量 = 50 J / 5 K
  • 热容 = 10 J / K = 10 J.K-1

方法 2 of 2:利用某些材料的比热

计算热容量第 5 步

步骤 1. 比热是一种能量。

将一克给定物质的热量提高一开尔文是必要的。如果将热容减少到质量单位(1 克、1 千克等),我们得到 比热.如果根据经验,你发现一克水的温度升高一开需要 0.417 J,我们说水的比热是 0.417 J.K-1 每克。

  • 物质的比热是常数。所以纯水,无论在哪里,都有固定的比热 0.417 J.K-1.
计算热容量第 6 步

步骤 2. 热容量公式允许计算比热。

只需将您的热容除以物体的质量,您就可以得到使质量单位升高 1 开尔文所需的能量(例如,使温度升高 1 克冰所需的焦耳)。

  • 练习:你有 100 克冰。我们带来 406 焦耳以将其温度升高 2 开尔文。冰的比热是多少?
  • 100 克冰淇淋的热容量 = 406J / 2 K
  • 100 克冰淇淋的热容 = 203 J / K = 203 J.K-1
  • 1 克冰淇淋的热容 = 2.03 J.K-1 每克
  • 你可以把结果倒过来。如果使 1 克冰的温度升高 1 开尔文需要 2.03 J,那么使 100 克冰的温度升高 1 开尔文需要多 100 倍的焦耳。
计算热容量步骤 7

步骤 3. 使用比热进行一些计算。

让我们拿一个有质量的物体 ,我们想提高温度 X 开尔文。我们知道材料的比热。为了获得要提供的能量的数量,我们将物体的质量乘以其材料的比热和温度变化,因此公式:能量 (J) = 质量 (g) x 比热 (Jg-1.K-1) x 温度变化 (K).答案总是以焦耳为单位。

  • 练习:知道铝的比热为 0.902 J.g-1.K-1,计算将 5 克铝的温度提高 2 K 所需的能量?
  • 所需能量 = 5 g x 0.902 J.g-1.K-1 × 2K
  • 所需能量 = 9.02 J
计算热容量第 8 步

步骤 4. 学习并记住一些特定的热量。

记住一些特定的热量。他们能教我们什么?例如,金属的比热低于木材的比热。这就是为什么金属勺子比同样的木勺子更热的原因。低比热意味着更快的加热。比热的一些例子:

  • 水:4, 179 J.g-1.K-1
  • 空气:1, 01 J.g-1.K-1
  • 木材:1, 76 J.g-1.K-1
  • 铝:0.902 J.g-1.K-1
  • 或:0, 129 J.g-1.K-1
  • 铁:0.450 J.g-1.K-1

建议

  • 热容量的国际单位是焦耳每开尔文 (J.K-1),而不是焦耳 (J)。
  • 温度变化总是标注为“∆T”。因此,公式C = E / T也可以写成C = E / ∆T,一切都取决于问题的数据。
  • 热量(实际上是能量)必须以焦耳(国际系统的单位)表示。

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