Calculando troca de calor em um sistema fechado

Na física, é possível calcular a quantidade de energia de calor é necessária para elevar um objeto de uma certa massa de uma determinada temperatura - tudo que você precisa é o calor específico do objeto.

A uma dada temperatura, materiais diferentes podem conter diferentes quantidades de energia térmica. Por exemplo, se você aquecer uma batata, pode realizar o seu calor por mais tempo (como a língua pode testemunhar) do que um material mais leve, como algodão doce. Por quê? Porque as lojas de batata mais energia térmica para uma dada mudança na com temperatura portanto, mais calor tem que fluir para esfriar a batata do que é necessário para resfriar o algodão doce. A medida da quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um objecto de uma dada massa de um determinado número de graus é chamada de calor específico.

Suponha que você vê alguém fazendo um pote de café. Você medir exatamente 1,0 quilograma de café preparado na panela, e então você começa para baixo para as medições reais. Você descobrir que você precisa 4.186 joules de energia de calor para elevar a temperatura do café em 1 grau Celsius, mas você só precisa de 840 joules para levantar 1,0 quilograma de vidro de 1 grau Celsius- o café e vidro têm diferentes calores específicos. A energia de calor vai para a substância a ser aquecida, que armazena a energia como energia interna até que vaza novamente. (Nota: Se você precisa de 4.186 joules para levantar 1,0 kg de café em 1 grau Celsius, é necessário o dobro, 8.372 joules, para levantar 2,0 kg de café em 1 grau Celsius ou para levantar 1,0 kg de café por 2 graus Celsius.)

A seguinte equação refere-se a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um objecto para a mudança de temperatura e a quantidade de massa envolvida:

Aqui, Q é a quantidade de energia de calor transferido para o objeto (medida em joules se você estiver usando o MKS, ou meter-quilograma de segunda, do sistema), m é a massa do objecto,

(Medido em graus Celsius ou Kelvin), e c é uma constante chamada calor específico, que é medido em joules por quilograma graus Celsius,

Normalmente físicos calcular o calor específico através da experimentação, por isso a maioria dos problemas dar-lhe c ou encaminhá-lo para uma tabela de valores ao calor específica para vários materiais.

Você pode usar a equação do calor para descobrir como a temperatura muda quando você misturar líquidos de diferentes temperaturas. Suponha que você tenha 45 gramas de café em seu copo, mas ele esfriou enquanto você estava tentando descobrir calor específico do café. Você chama ao longo do seu host. O café é de 45 graus Celsius, mas você gostaria que a 65 graus Celsius. O anfitrião levanta-se para derramar um pouco mais. # 147 Só um minuto, # 148- você diz. Nº 147-A de café no pote é de 95 graus Celsius. Espere até que eu calcular exatamente o quanto você precisa para derramar # 148.;

A equação a seguir representa o calor perdido pela nova massa de café, m₁:

E aqui é o calor ganho pelo actual café, massa m₂:

Supondo que você tenha uma caneca de café superinsulating, sem energia deixa o sistema para o exterior, e porque a energia não pode ser criada ou destruída, a energia é conservada dentro de um sistema- tão fechada, portanto, o calor perdido pelo novo café é o calor que o existente ganhos de café, assim

Portanto, você pode dizer o seguinte:

cm₁(T - T_1,0) = -cm₂(T - T_2,0)

Dividindo ambos os lados por o calor específico do café, c, e conectar os números dá-lhe o seguinte:

Você precisa de 0,03 kg, ou 30 gramas. Satisfeito, você arrumar sua calculadora e dizer: # 147-Dê-me exatamente 30 gramas de que o café # 148.;