Πώς θα υπολογίσετε πόση θερμική ενέργεια απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας του άνθρακα;

Δεν μπορείτε να υπολογίσετε την ακριβή ποσότητα θερμικής ενέργειας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας του άνθρακα απλά γνωρίζοντας τη μάζα και τη μεταβολή της θερμοκρασίας. Εδώ είναι γιατί:

* Ο άνθρακας δεν είναι καθαρή ουσία: Ο άνθρακας είναι ένα σύνθετο μείγμα υδρογονανθράκων, ορυκτών και άλλων ενώσεων. Η σύνθεσή του ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό ανάλογα με την πηγή και τον τύπο άνθρακα.

* Ειδική θερμική χωρητικότητα ποικίλλει: Η ειδική θερμική ικανότητα (η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 γραμμάρια μιας ουσίας κατά 1 βαθμού Κελσίου) δεν είναι σταθερή για τον άνθρακα. Εξαρτάται από τη συγκεκριμένη σύνθεση του άνθρακα, την περιεκτικότητα σε υγρασία και το εύρος θερμοκρασίας.

Ωστόσο, μπορείτε να εκτιμήσετε την απαιτούμενη θερμική ενέργεια χρησιμοποιώντας τα παρακάτω βήματα:

1. Προσδιορίστε τον τύπο άνθρακα: Προσδιορίστε τον συγκεκριμένο τύπο άνθρακα με τον οποίο εργάζεστε (π.χ. ανθρακίτης, ασφαλτικός, λιγνίτης).

2. Βρείτε την κατά προσέγγιση ειδική θερμική χωρητικότητα: Αναζητήστε δημοσιευμένα δεδομένα σχετικά με τη συγκεκριμένη θερμική ικανότητα αυτού του τύπου άνθρακα. Μπορείτε να βρείτε τιμές σε επιστημονικές βάσεις δεδομένων ή δημοσιεύσεις.

3. Εξετάστε το περιεχόμενο υγρασίας: Ο άνθρακας περιέχει συχνά υγρασία. Το νερό στον άνθρακα θα απορροφήσει επίσης τη θερμότητα, οπότε θα χρειαστεί να ληφθεί υπόψη η συγκεκριμένη θερμική ικανότητα (4.184 J/G ° C) και η περιεκτικότητα σε νερό του δείγματος άνθρακα.

4. Υπολογίστε τη θερμική ενέργεια: Χρησιμοποιήστε τον ακόλουθο τύπο:

Η θερμική ενέργεια (q) =μάζα άνθρακα (m) x ειδική θερμική ικανότητα άνθρακα (c) x αλλαγή θερμοκρασίας (Δt)

Παράδειγμα:

Ας υποθέσουμε ότι έχετε 100 γραμμάρια ασφαλτικού άνθρακα με περιεκτικότητα σε υγρασία 5% και θέλετε να αυξήσετε τη θερμοκρασία του από 20 ° C έως 100 ° C.

1. Κατά προσέγγιση ειδική θερμική χωρητικότητα: Ας υποθέσουμε ότι η συγκεκριμένη θερμική ικανότητα του ασφαλιστικού άνθρακα είναι περίπου 1,0 J/G ° C.

2. Περιεχόμενο νερού: Το 5% των 100 γραμμάρια είναι 5 γραμμάρια νερού.

3. Αλλαγή θερμοκρασίας: Δt =100 ° C - 20 ° C =80 ° C

Θερμική ενέργεια για άνθρακα:

* Q =95 g (άνθρακα) x 1.0 J/G ° C x 80 ° C =7600 J

Θερμική ενέργεια για νερό:

* Q =5 g (νερό) x 4.184 j/g ° C x 80 ° C =1673.6 J

Συνολική θερμική ενέργεια: 7600 J + 1673.6 J =9273.6 J

Σημαντική σημείωση: Αυτός ο υπολογισμός είναι μια προσέγγιση. Η πραγματική απαιτούμενη θερμική ενέργεια θα μπορούσε να ποικίλει σημαντικά ανάλογα με τη συγκεκριμένη σύνθεση άνθρακα και την πραγματική περιεκτικότητα σε υγρασία.