Formula yang diserap haba, bagaimana mengira dan diselesaikan latihan

Dia haba yang diserap Ia ditakrifkan sebagai pemindahan tenaga antara dua badan pada suhu yang berbeza. Yang mempunyai suhu yang lebih rendah menyerap haba daripada pada suhu yang lebih tinggi. Apabila ini berlaku, tenaga haba bahan yang menyerap haba meningkat, dan zarah -zarah yang membentuknya bergetar dengan lebih cepat, meningkatkan tenaga kinetiknya.

Ini dapat diterjemahkan ke dalam peningkatan suhu atau perubahan keadaan. Contohnya bergerak dari pepejal ke cecair, seperti ais apabila cair bersentuhan dengan air atau soda pada suhu bilik.

Teh logam menyerap panas kopi panas. Sumber: Pixabay.

Terima kasih kepada Heat, mungkin juga objek mengubah dimensi mereka. Peleburan haba adalah contoh yang baik dari fenomena ini. Apabila kebanyakan bahan dipanaskan, mereka biasanya mengalami peningkatan dalam dimensi mereka.

Pengecualian untuk ini adalah air. Jumlah air cair yang sama meningkatkan jumlahnya apabila disejukkan di bawah 4 ºC. Di samping itu, perubahan suhu juga mungkin mengalami perubahan pada tahap ketumpatan mereka, sesuatu juga sangat dapat dilihat dalam kes air.

[TOC]

Apa itu dan formula

Dalam kes tenaga dalam transit, unit haba yang diserap adalah joules. Walau bagaimanapun, untuk masa yang lama panas mempunyai unit sendiri: kalori.

Masih hari ini unit ini digunakan untuk mengukur kandungan tenaga makanan, walaupun pada hakikatnya kalori makanan sepadan dengan panas kilokalori.

Kalori

Kalori, disingkat sebagai Lime, Ia adalah jumlah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram air dengan 1 º c.

Pada abad kesembilan belas, Sir James Prescott Joule (1818 - 1889) menjalankan eksperimen yang terkenal di mana dia berjaya mengubah kerja mekanikal menjadi panas, mendapatkan kesetaraan berikut:

1 kalori = 4.186 Joules

Di unit British, unit haba dipanggil BTU (Unit Thermal British), yang ditakrifkan sebagai jumlah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu paun air dalam 1 ºF.

Ia boleh melayani anda: lengkung penentukuran: Apa itu, bagaimana untuk melakukannya, contohnya

Kesetaraan antara unit adalah seperti berikut:

1 btu = 252 kalori

Masalah dengan unit lama ini ialah jumlah haba bergantung pada suhu. Iaitu, ia tidak sama yang diperlukan untuk lulus dari 70 ºC hingga 75 ° C daripada yang diperlukan untuk memanaskan air dari 9 ° C hingga 10 ºC,.

Itulah sebabnya definisi merenung selang waktu yang jelas: 14.5 hingga 15.5 ° C dan 63 hingga 64 ° F untuk kalori dan BTU masing -masing.

Apa yang bergantung pada jumlah haba yang diserap?

Jumlah haba yang diserap yang mengumpul bahan bergantung kepada beberapa faktor:

- Massa. Semakin tinggi jisim, semakin banyak haba yang mampu menyerap.

- Ciri -ciri bahan. Terdapat bahan yang bergantung kepada struktur molekul atau atom mereka, mampu menyerap lebih banyak haba daripada yang lain.

- Suhu. Diperlukan untuk menambah lebih banyak haba untuk mendapatkan suhu yang lebih tinggi.

Jumlah haba, dilambangkan sebagai Q, Ia berkadar dengan faktor yang diterangkan. Oleh itu, anda boleh menulis sebagai:

Q = m.c.ΔT

Di mana m Ia adalah jisim objek, c adalah pemalar yang dipanggil haba tertentu, harta intrinsik bahan dan δT Ia adalah variasi suhu yang dicapai dengan menyerap haba.

Δt = t_F - T_{Sama ada}

Perbezaan ini mempunyai tanda positif, kerana ketika menyerap haba diharapkan itu T_F > T_{Sama ada.} Ini berlaku melainkan bahan mengalami perubahan fasa, seperti air apabila cecair stim berlalu. Apabila air mendidih, suhunya tetap malar pada kira -kira 100 º C, tanpa mengira seberapa cepat ia mendidih.

Cara Mengiranya?

Dengan menghubungi dua objek pada suhu yang berbeza, selepas beberapa ketika mereka berdua mencapai keseimbangan terma. Oleh itu, suhu disamakan dan pemindahan haba berhenti. Perkara yang sama berlaku jika lebih daripada dua objek berhubung. Selepas masa tertentu, semua orang akan berada pada suhu yang sama.

Ia boleh melayani anda: magnetisasi: momen magnet orbital dan spin, contoh

Dengan mengandaikan bahawa objek dalam bentuk sentuhan sistem tertutup, dari mana haba tidak dapat melarikan diri, prinsip pemuliharaan tenaga digunakan, sehingga dapat ditegaskan bahawa:

Q _diserap = - q _Sceding

Ini mewakili keseimbangan tenaga, serupa dengan pintu masuk dan perbelanjaan seseorang. Itulah sebabnya haba yang diserahkan mempunyai tanda negatif, kerana untuk objek yang menghasilkan, suhu akhir lebih rendah daripada awal. Oleh itu:

Δt = t_F - T_{Sama ada} < 0

Persamaan q _diserap = - q _Sceding Ia digunakan apabila dua objek bersentuhan.

Keseimbangan tenaga

Untuk melaksanakan keseimbangan tenaga, adalah perlu untuk membezakan objek yang menyerap haba dari yang menghasilkan, maka:

Σ q_k= 0

Iaitu, jumlah keuntungan tenaga dan kerugian dalam sistem tertutup mestilah sama dengan 0.

Haba tertentu bahan

Untuk mengira jumlah haba yang diserap, anda perlu mengetahui haba tertentu bagi setiap bahan yang mengambil bahagian. Ini adalah jumlah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 g bahan dengan 1 º c. Unitnya dalam sistem antarabangsa adalah: joule/kg . K.

Terdapat jadual dengan haba tertentu bahan -bahan yang banyak, secara amnya dikira dengan menggunakan calorimeter atau alat yang serupa.

Contoh bagaimana mengira haba tertentu bahan

250 kalori diperlukan untuk menaikkan suhu cincin logam 20 hingga 30 ºC. Sekiranya cincin mempunyai jisim 90 g. Apakah haba haba tertentu di unit Si?

Penyelesaian

Unit pertama ditukar:

Q = 250 kalori = 1046.5 J

M = 90 g = 90 x 10^-3 kg

Boleh melayani anda: kejutan elastik: dalam dimensi, kes khas, latihan

Latihan diselesaikan

Cawan aluminium mengandungi 225 g air dan penggabungan tembaga 40 g, semuanya pada suhu 27 ° C. Sampel 400 g perak pada suhu awal 87 ° C diletakkan di dalam air.

Agitator digunakan untuk menggerakkan campuran sehingga mencapai suhu keseimbangan terakhirnya 32 ° C. Kirakan jisim cawan aluminium, memandangkan tidak ada kehilangan haba ke arah alam sekitar.

Skim kalorimeter. Sumber: Solidswiki.

Pendekatan

Seperti yang dinyatakan di atas, adalah penting untuk membezakan objek yang menghasilkan haba dari yang menyerap:

- Cawan aluminium, tembaga dan agitator air menyerap haba.

- Sampel perak menghasilkan haba.

Data

Pemanasan khusus setiap bahan dibekalkan:

- Perak: c = 234 j/kg. ºC

- Tembaga: c = 387 j/kg. ºC

- Aluminium c = 900 j/kg. ºC

- Air C = 4186 J/kg. ºC

Haba yang diserap atau ditugaskan oleh setiap bahan dikira dengan persamaan:

Q = m.c.λT

Penyelesaian

Perak

Q _Sceding = 400 x 10 ^-3 . 234 x (32 - 87) j = -5148 j

Agitator tembaga

Q _diserap = 40 x 10 ^-3 . 387 x (32 - 27) j = 77.4 J

Air

Q _diserap = 225 x 10 ^-3 . 4186 x (32 - 27) j = 4709.25 J

Cawan aluminium

Q _diserap = m _aluminium . 900 x (32 - 27) j = 4500 .m _aluminium

Melakukan penggunaan:

Σ q_k= 0

77.4 + 4709.25 + 4500 .m _aluminium = - (-5148)

Akhirnya jisim aluminium dibersihkan:

m _aluminium = 0.0803 kg = 80.3 g

Rujukan

1. Giancoli, d.  2006. Fizik: Prinsip dengan aplikasi. 6^th. Ed. Prentice Hall. 400 - 410.
2. Kirkpatrick, l. 2007. Fizik: Lihatlah dunia. 6^TA Edisi Singkat. Pembelajaran Cengage. 156 - 164.
3. Rex, a. 2011. Asas Fizik. Pearson. 309 - 332.
4. Sears, Zemansky. 2016. Fizik universiti dengan fizik moden. 14^th. Jilid1. 556 - 553.
5. Serway, r., Vulle, c. 2011. Asas Fizik. 9^na Pembelajaran Cengage. 362 - 374