Πώς απαιτείται η θερμική ενέργεια για το ζεστό σώμα;

Η θερμική ενέργεια που απαιτείται για να ζεσταθεί ένα σώμα εξαρτάται από διάφορους παράγοντες:

1. Μάζα του σώματος: Όσο πιο τεράστια είναι το σώμα, τόσο περισσότερη θερμική ενέργεια χρειάζεται για να αυξήσει τη θερμοκρασία του. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι πρέπει να μεταφέρετε περισσότερη ενέργεια σε κάθε μεμονωμένο σωματίδιο εντός του σώματος για να επιτύχετε την επιθυμητή αύξηση της θερμοκρασίας.

2. Ειδική θερμική χωρητικότητα: Αυτή είναι μια ιδιότητα του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένο από το σώμα. Αντιπροσωπεύει πόση θερμική ενέργεια απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 γραμμάρια της ουσίας κατά 1 βαθμού Κελσίου (ή 1 βαθμού Fahrenheit).

* Το νερό έχει υψηλή ειδική θερμική χωρητικότητα, που σημαίνει ότι χρειάζεται πολλή ενέργεια για να ζεσταθεί.

* Τα μέταλλα έχουν χαμηλές ειδικές δυνατότητες θερμότητας, που σημαίνει ότι θερμαίνονται γρήγορα.

3. Αλλαγή θερμοκρασίας: Όσο μεγαλύτερη είναι η επιθυμητή αλλαγή θερμοκρασίας, τόσο περισσότερη θερμική ενέργεια είναι απαραίτητη. Αυτό είναι άμεσα αναλογικό - διπλάσια από την αλλαγή της θερμοκρασίας, διπλάσια από την απαιτούμενη θερμική ενέργεια.

4. Αλλαγή φάσης (προαιρετικό): Εάν το σώμα υποβληθεί σε αλλαγή φάσης (π.χ. τήξη από στερεό σε υγρό ή βρασμένο από υγρό σε αέριο), απαιτείται πρόσθετη ενέργεια. Αυτή η ενέργεια πηγαίνει να σπάσει τους δεσμούς μεταξύ των σωματιδίων, αντί να αυξήσει τη θερμοκρασία τους.

Φόρμουλα:

Η σχέση μεταξύ της θερμικής ενέργειας (q), της μάζας (m), της ειδικής θερμικής ικανότητας (c) και της μεταβολής της θερμοκρασίας (ΔT) εκφράζεται από τον ακόλουθο τύπο:

q =m * c * Δt

Παράδειγμα:

Φανταστείτε ότι θέλετε να θερμαίνετε 1 kg νερού από 20 ° C έως 80 ° C. Η ειδική θερμική ικανότητα του νερού είναι περίπου 4.184 J/(G ° C).

* q =(1000 g) * (4.184 J/(G ° C)) * (80 ° C - 20 ° C)

* q =251.040 j

Ως εκ τούτου, χρειάζεστε 251.040 joules θερμικής ενέργειας για να ζεσταθεί 1 kg νερού κατά 60 ° C.

Βασικά σημεία:

* Η θερμική ενέργεια μεταφέρεται μέσω αγωγιμότητας, μεταφοράς ή ακτινοβολίας.

* Η μεταφορά της θερμικής ενέργειας εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του σώματος και του περιβάλλοντος του.

* Η θερμική ενέργεια μετράται σε joules (j).