Siltuma jauda mēra enerģijas daudzumu, kas jāpievieno objektam, lai tas kļūtu par vienu grādu siltāks. Objekta siltumietilpība tiek atrasta, izmantojot vienkāršu formulu - dalot piegādātās siltumenerģijas daudzumu ar temperatūras izmaiņām, lai noteiktu vajadzīgo enerģijas daudzumu uz vienu grādu. Katram materiālam šajā pasaulē ir atšķirīga siltuma jauda. (Avots: 10. klases standarta fizikas grāmata)
Formula: Siltuma jauda = (ņemot vērā siltumenerģiju) / (temperatūras paaugstināšanās)
Solis
1. metode no 2: objekta siltuma jaudas aprēķināšana
1. solis. Ziniet siltuma jaudas formulu
Objekta siltuma jaudu var aprēķināt, dalot piegādātās siltumenerģijas daudzumu (E) ar temperatūras izmaiņām (T). Vienādojums ir šāds: Siltuma jauda = E/T.
- Piemērs: bloka sildīšanai līdz 5 grādiem pēc Celsija nepieciešamā enerģija ir 2000 džoulu - kāda ir bloka siltuma jauda?
- Siltuma jauda = E/T.
- Siltuma jauda = 2000 džouli / 5˚C
- Siltuma jauda = 400 džouli uz Celsija grādu (J/˚C)
2. solis. Meklējiet temperatūras izmaiņas
Piemēram, ja es vēlos uzzināt bloka siltumietilpību un es zinu, ka bloka temperatūras paaugstināšanai no 8 grādiem līdz 20 grādiem ir nepieciešami 60 džouli, man jāzina atšķirība starp abām temperatūrām, lai iegūtu siltumu jaudu. Tā kā 20 - 8 = 12, bloka temperatūra mainās par 12 grādiem. Tāpēc:
- Siltuma jauda = E/T.
- Bloka siltuma jauda = 60 džouli / (20˚C - 8˚C)
- 60 džouli / 12˚C
- Bloku siltuma jauda = 5 J/˚C
Solis 3. Pievienojiet savai atbildei pareizās vienības, lai tai piešķirtu nozīmi
Siltuma jauda 300 neko nenozīmē, ja nezināt, kā tā tiek mērīta. Siltuma jaudu mēra ar enerģiju, kas nepieciešama vienam grādam. Tātad, ja mēs mērām enerģiju džoulos un temperatūras izmaiņas pēc Celsija, galīgā atbilde būtu “cik daudz džoulu ir nepieciešams uz vienu Celsija grādu. Tāpēc mēs atbildēsim kā 300 J/˚C vai 300 džouli uz Celsija grādu.
Ja mēra siltumenerģiju kalorijās un temperatūru Kelvinos, jūsu galīgā atbilde ir 300 Cal/K
4. solis. Ziniet, ka šis vienādojums darbojas arī dzesējošiem objektiem
Kad objekts kļūst par diviem grādiem vēsāks, tas zaudē tieši tādu pašu siltuma daudzumu, kāds būtu nepieciešams, lai kļūtu par 2 grādiem siltāks. Tātad, ja jūs jautājat: "Kāda ir objekta siltuma jauda, ja tas zaudē 50 džoulus enerģijas un tā temperatūra pazeminās par 5 grādiem pēc Celsija", jūs joprojām varat izmantot šo vienādojumu:
- Siltuma jauda: 50 J/ 5˚C
- Siltuma jauda = 10 J/˚C
2. metode no 2: Matērijas īpatnējā siltuma izmantošana
1. solis. Ziniet, ka īpatnējais siltums attiecas uz enerģiju, kas nepieciešama viena grama objekta temperatūras paaugstināšanai par vienu grādu
Meklējot vielas vienības (1 grams, 1 unce, 1 kilograms utt.) Siltuma jaudu, jūs meklējāt šī objekta īpatnējo siltumu. Īpatnējais siltums norāda enerģijas daudzumu, kas nepieciešams, lai paaugstinātu katras objekta vienības temperatūru par vienu grādu. Piemēram, lai paaugstinātu 1 grama ūdens temperatūru par 1 grādu pēc Celsija, nepieciešams 0,417 džouli enerģijas. Tātad īpatnējais ūdens siltums ir 0,417 J/˚C uz gramu.
Materiāla īpatnējais siltums ir nemainīgs. Tas nozīmē, ka visam tīram ūdenim ir vienāds īpatnējais siltums, kas ir 0,417 J/˚C
2. solis. Izmantojiet siltuma jaudas formulu, lai atrastu materiāla īpatnējo siltumu
Konkrētu siltumu ir viegli atrast, tas ir, sadaliet galīgo atbildi ar objekta masu. Rezultāti parāda, cik daudz enerģijas nepieciešams katram objekta gabalam, piemēram, džoulu skaits, kas nepieciešams, lai mainītu tikai viena grama ledus temperatūru.
- Piemērs: "Man ir 100 grami ledus. Lai paaugstinātu ledus temperatūru par 2 grādiem pēc Celsija, nepieciešami 406 džouli - kāds ir ledus īpatnējais siltums?"
- Siltuma jauda 100 g ledus = 406 J/ 2˚C
- Siltuma jauda 100 g ledus = 203 J/˚C
- Siltuma jauda 1 g ledus = 2,03 J/˚C uz gramu
- Ja esat apmulsis, padomājiet par to šādi - lai paaugstinātu temperatūru par vienu grādu katram ledus gramam, kas nepieciešams 2,03 džoulos. Tātad, ja mums ir 100 grami ledus, mums vajag 100 reizes vairāk džoulu, lai to visu uzsildītu.
3. solis. Izmantojiet īpašu siltumu, lai atrastu enerģiju, kas nepieciešama materiāla temperatūras paaugstināšanai līdz jebkurai temperatūrai
Matērijas īpatnējais siltums norāda enerģijas daudzumu, kas nepieciešams vienas matērijas vienības (parasti 1 grama) temperatūras paaugstināšanai par vienu grādu. Lai atrastu siltumu, kas nepieciešams jebkura objekta temperatūras paaugstināšanai līdz jebkurai temperatūrai, mēs vienkārši reizinām visas detaļas. Nepieciešamā enerģija = masa x īpatnējais siltums x temperatūras izmaiņas. Atbilde vienmēr ir enerģijas vienībās, piemēram, džoulos.
- Piemērs: "Ja alumīnija īpatnējais siltums ir 0,902 džouli uz gramu, cik daudz džoulu ir nepieciešams, lai 5 gramu alumīnija temperatūru paaugstinātu par 2 grādiem pēc Celsija?
- Nepieciešamā enerģija = 5 g x 0,902 J/g˚C x 2˚C
- Nepieciešamā enerģija = 9,02 J
4. solis. Ziniet parasto materiālu īpašos siltumus
Lai palīdzētu praktizēt, izpētiet parastās specifiskās sacensības, kuras varat redzēt eksāmenā vai parādīties reālajā dzīvē. Ko no tā var mācīties? Piemēram, ņemiet vērā, ka metāla īpatnējais siltums ir daudz zemāks nekā koka - tas ir iemesls, kāpēc metāla karotes sakarst ātrāk nekā koks, ja tās tiek atstātas tasē karstas šokolādes. Zemāks īpatnējais siltums nozīmē, ka objekts uzsilst ātrāk.
- Ūdens: 4, 179 J/g˚C
- Gaiss: 1,01 J/g˚C
- Koks: 1,76 J/g˚C
- Alumīnijs: 0,902 J/g˚C
- Zelts: 0,129 J/g˚C
- Dzelzs: 0,450 J/g˚C
Padomi
- Starptautiskā (SI) siltuma jaudas vienība ir džouli uz Kelvinu, nevis tikai džouli
- Temperatūras izmaiņas atspoguļo temperatūras mērvienība delta, nevis tikai temperatūras vienība (teiksim: 30 Delta K, nevis tikai 30 K)
- Enerģijai (siltumam) jābūt džoulos (SI) [ieteicams]
