La capacitat calorífica mesura la quantitat d’energia que cal afegir a un objecte per fer-lo més calent. La capacitat calorífica d’un objecte es troba mitjançant una fórmula senzilla: dividint la quantitat d’energia calorífica subministrada pel canvi de temperatura per determinar la quantitat d’energia necessària per grau. Tots els materials d’aquest món tenen una capacitat tèrmica diferent. (Font: llibre de física estàndard de la classe 10)
Fórmula: Capacitat de calor = (Energia calorífica donada) / (Augment de la temperatura)
Pas
Mètode 1 de 2: càlcul de la capacitat tèrmica d’un objecte
Pas 1. Conegueu la fórmula de la capacitat tèrmica
La capacitat tèrmica d’un objecte es pot calcular dividint la quantitat d’energia calorífica subministrada (E) pel canvi de temperatura (T). L'equació és: Capacitat calorífica = E / T.
- Exemple: l’energia necessària per escalfar un bloc a 5 graus centígrads és de 2000 Joules. Quina és la capacitat calorífica del bloc?
- Capacitat calorífica = E / T
- Capacitat calorífica = 2000 Joule / 5˚C
- Capacitat de calor = 400 Joules per grau Celsius (J / ˚C)
Pas 2. Cerqueu el canvi de temperatura
Per exemple, si vull conèixer la capacitat tèrmica d’un bloc i sé que es necessiten 60 Joules per augmentar la temperatura del bloc de 8 a 20 graus, he de conèixer la diferència entre les dues temperatures per obtenir la calor capacitat. Com que 20 - 8 = 12, la temperatura del bloc canvia 12 graus. Per tant:
- Capacitat calorífica = E / T
- Capacitat calorífica del bloc = 60 Joules / (20˚C - 8˚C)
- 60 Joule / 12˚C
- Capacitat tèrmica del bloc = 5 J / ˚C
Pas 3. Afegiu les unitats correctes a la vostra resposta per donar-li sentit
Una capacitat tèrmica de 300 no significa res si no se sap com es mesura. La capacitat calorífica es mesura per l’energia necessària per grau. Per tant, si mesurem l’energia en Joules i el canvi de temperatura en Celsius, la resposta final seria “quants Joules es necessiten per grau Celsius. Per tant, presentarem la nostra resposta com a 300 J / ˚C, o 300 Joules per grau Celsius.
Si mesureu l’energia calorífica en calories i temperatura en Kelvin, la vostra resposta final serà de 300 Cal / K
Pas 4. Sabeu que aquesta equació també funciona per a objectes que es refreden
Quan un objecte es fa dos graus més fred, perd exactament la mateixa quantitat de calor que trigaria a escalfar-se 2 graus. Per tant, si us pregunteu "Quina és la capacitat calorífica d'un objecte si perd 50 Joules d'energia i la seva temperatura baixa 5 graus centígrads", podeu utilitzar aquesta equació:
- Capacitat de calor: 50 J / 5˚C
- Capacitat calorífica = 10 J / ˚C
Mètode 2 de 2: utilitzar la calor específica de la matèria
Pas 1. Sabeu que la calor específica es refereix a l'energia necessària per elevar la temperatura d'un gram d'un objecte en un grau
Quan busqueu la capacitat calorífica d’una unitat de matèria (1 gram, 1 unça, 1 quilogram, etc.), heu cercat la calor específica d’aquest objecte. La calor específica indica la quantitat d'energia necessària per elevar la temperatura de cada unitat d'un objecte en un grau. Per exemple, per augmentar la temperatura d’1 gram d’aigua 1 grau centígrad es necessita 0,417 Joule d’energia. Per tant, la calor específica de l’aigua és de 0,417 J / ˚C per gram.
La calor específica d’un material és constant. Això significa que tota l'aigua pura té la mateixa calor específica, que és 0,417 J / ˚C
Pas 2. Utilitzeu la fórmula de la capacitat tèrmica per trobar la calor específica d’un material
Trobar calor específica és fàcil, és a dir, dividir la resposta final per la massa de l’objecte. Els resultats mostren la quantitat d'energia necessària per a cada tros d'objecte, com ara el nombre de joules necessaris per canviar la temperatura d'un gram de gel.
- Exemple: "Tinc 100 grams de gel. Per augmentar la temperatura del gel en 2 graus centígrads es necessiten 406 Joules, quina és la calor específica del gel?"
- Capacitat de calor per a 100 g de gel = 406 J / 2˚C
- Capacitat de calor per a 100 g de gel = 203 J / ˚C
- Capacitat de calor per 1 g de gel = 2,03 J / ˚C per gram
- Si esteu confós, penseu-hi així: per augmentar la temperatura un grau per cada gram de gel es necessiten 2,03 Joules. Per tant, si tenim 100 grams de gel, necessitarem 100 vegades més Joules per escalfar-ho tot.
Pas 3. Utilitzeu calor específica per trobar l'energia necessària per elevar la temperatura del material a qualsevol temperatura
La calor específica de la matèria indica la quantitat d'energia necessària per elevar la temperatura d'una unitat de matèria (normalment 1 gram) en un grau. Per trobar la calor necessària per elevar la temperatura de qualsevol objecte a qualsevol temperatura, simplement multiplicem totes les parts. Energia necessària = Massa x Calor específica x Canvi de temperatura. La resposta està sempre en unitats d’energia, com ara Joules.
- Exemple: "Si la calor específica de l'alumini és de 0,902 Joules per gram, quants Joules es necessiten per augmentar la temperatura de 5 grams d'alumini en 2 graus centígrads?
- Energia necessària = 5 g x 0,902 J / g˚C x 2˚C
- Energia necessària = 9,02 J
Pas 4. Conegueu les calors específiques dels materials habituals
Per ajudar a la pràctica, estudieu les proves específiques habituals, que podeu veure en un examen o aparèixer a la vida real. Què se’n pot aprendre? Per exemple, tingueu en compte que la calor específica del metall és molt inferior a la de la fusta; és per això que les culleres metàl·liques s’escalfen més ràpidament que la fusta si es deixen en una tassa de xocolata calenta. Una calor específica inferior significa que un objecte s’escalfa més ràpidament.
- Aigua: 4, 179 J / g˚C
- Aire: 1,01 J / g˚C
- Fusta: 1,76 J / g˚C
- Alumini: 0,902 J / g˚C
- Or: 0,129 J / g˚C
- Planxa: 0,450 J / g˚C
Consells
- La unitat de capacitat tèrmica internacional (SI) és de Joules per Kelvin, no només de Joules
- El canvi de temperatura es representa per unitat de temperatura delta en lloc de només una unitat de temperatura (per exemple: 30 Delta K en lloc de només 30K)
- L'energia (calor) ha de ser en Joules (SI) [Recomanat]
