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

热容量衡量您需要向某物添加多少能量才能使其温度升高一度。找到某物的热容量可以归结为一个简单的公式--只需将温度变化提供的热能除以确定每度需要多少能量。世界上的每种材料都有不同的热容量。 (来源:标准 10 物理书)

公式: 热容量 =(提供的热能)/(温度上升)

脚步

方法 1 of 2:计算物体的热容量

计算热容量步骤 1
计算热容量步骤 1

步骤 1. 了解热容公式。

物体的热容量可以通过将提供的热量 (E) 除以相应的温度变化 (T) 来计算。我们的等式是: 热容量 = E / T。

  • 示例:将块加热 5 摄氏度需要 2000 焦耳的能量--块的热容量是多少?
  • 热容量 = E / T
  • 热容量 = 2000 焦耳 / 5 C
  • 热容 = 400 焦耳每摄氏度 (J/C)
计算热容量第 2 步
计算热容量第 2 步

步骤 2. 找出多度变化的温度差异。

例如,如果我想知道一个块的热容量,并且我知道将块的温度从 8 度提高到 20 度需要 60 焦耳,我需要知道这两个温度之间的差异才能得到我的热量容量。由于 20 - 8 = 12,块的温度改变了 12 度。所以:

  • 热容量 = E / T
  • 块的热容量 = 60 焦耳 / (20C - 8C)
  • 60 焦耳 / 12 摄氏度
  • 块的热容量 = 5 J/C
计算热容量步骤 3
计算热容量步骤 3

步骤 3. 在答案中添加适当的单位以赋予其意义。

如果您不知道它是如何测量的,那么 300 的热容就毫无意义。热容量以每度所需的能量来衡量。因此,如果我们以焦耳为单位测量能量,以摄氏度为单位测量温度的变化,我们的最终答案将代表每摄氏度需要多少焦耳。因此,我们将我们的答案表示为 300 J/C,或每摄氏度 300 焦耳。

如果你用卡路里测量热能,用开尔文测量温度,你的最终答案是 300 C/K。

计算热容量步骤 4
计算热容量步骤 4

步骤 4. 知道这个方程也适用于冷却物体。

当某物变冷两度时,它失去的热量与温度升高 2 度时所获得的热量完全相同。因此,如果你被问到,“如果一个物体失去 50 焦耳的能量并下降 5 摄氏度,它的热容量是多少,”你仍然可以使用我们的公式:

  • 热容量:50J/5C
  • 热容量 = 10 J/C

方法 2 of 2:使用材料的比热

计算热容量第 5 步
计算热容量第 5 步

步骤 1. 知道比热是指使 1 克升高 1 度所需的能量。

当您找到一个单位(1 克、1 盎司、1 公斤等)的热容量时,您就找到了该物体的比热。比热告诉您将每个单位升高 1 度所需的能量。例如,将 1 克水升高 1 摄氏度需要 0.417 焦耳。因此,水的比热为每克 0.417 J/C。

物质的比热是恒定的。这意味着所有纯水都具有相同的比热 - 0.417 J/C。

计算热容量第 6 步
计算热容量第 6 步

步骤 2. 使用热容量公式计算材料的比热。

找到它很容易,只需将您的最终答案除以物体的质量即可。这会告诉您物体的每一部分需要多少能量,例如仅一克冰就能改变多少焦耳的温度。

  • 示例:“我有 100 克冰。将冰的温度升高 2 摄氏度需要 406 焦耳--冰的比热是多少?”'
  • 100g 冰的热容量 = 406J / 2C
  • 100g 冰的热容 = 203 J/C
  • 1g 冰的热容 = 2.03 J/C/g
  • 如果你感到困惑,可以这样想--将每克冰升高 1 度需要 2.03 焦耳。所以,如果我们有 100 克冰,我们需要 100 倍的焦耳来加热它。
计算热容量步骤 7
计算热容量步骤 7

步骤 3. 使用比热找出将任何材料升高到任何温度所需的能量。

材料的比热告诉您将一个单位(通常为 1 克)升高一度需要多少能量。为了找到将任何物体升高到任何温度所需的热量,我们只需将所有部分相乘即可。 所需能量 = 质量 x 比热 x 温度变化。

答案始终以您的能量单位为单位,例如焦耳。

  • 示例:“如果铝的比热为 0.902 焦耳/克,将 5 克铝加热 2 摄氏度需要多少焦耳?
  • 所需能量 = 5g x.902J/C x 2C
  • 所需能量 = 9.2 J
计算热容量第 8 步
计算热容量第 8 步

第四步,了解常见材料的比热。

为了帮助练习,学习您可能在测试中看到或在现实生活中遇到的常见比热。你能从他们身上学到什么?请注意,例如,金属的比热比木头低得多--这就是为什么如果将金属勺子放在热巧克力杯中,它比木头加热得更快。较低的比热意味着物体变热得更快。

  • 水:4.179 J/C
  • 空气:1.01 J/C
  • 木材:1.76
  • 铝:.902 J/C
  • 黄金:.129 J/C
  • 铁:.450

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提示

  • 热容量的 S. I. 单位是每开尔文焦耳,而不仅仅是焦耳
  • 温度的变化由 delta 单位温度表示,而不仅仅是单位温度(比如:30 Delta K 而不仅仅是 30K)
  • 热量(能量)必须以焦耳 (SI) 为单位 [推荐]

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