Μια στερεή ουσία με μάζα 200 γραμμάρια βρίσκεται στη θερμοκρασία σημείου τήξης σε θερμιδόμετρο, ενώ οι αλλαγές από το υγρό ίδιο νερό 400 γραμμάρια;
Για να το λύσουμε αυτό, χρειαζόμαστε λίγο περισσότερες πληροφορίες. Ακολουθεί μια κατανομή του τι χρειάζεται:
1. Η θερμότητα της σύντηξης:
* Πρέπει να γνωρίζουμε τη θερμότητα της σύντηξης (που ονομάζεται επίσης ενθαλπία της σύντηξης) για τη στερεά ουσία. Αυτή είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να λιώσει ένα γραμμάριο της ουσίας στο σημείο τήξης της.
* Αυτή η τιμή μετράται συνήθως σε μονάδες joules ανά γραμμάριο (J/G).
2. Οι αρχικές και τελικές θερμοκρασίες του νερού:
* Πρέπει να γνωρίζουμε την αρχική θερμοκρασία των 400 γραμμάρια νερού.
* Πρέπει επίσης να γνωρίζουμε την τελική θερμοκρασία του νερού αφού η στερεή ουσία λιώνει και φτάνει στη θερμική ισορροπία.
Εδώ είναι πώς να προσεγγίσετε το πρόβλημα:
1. Υπολογίστε τη θερμότητα που απορροφάται από το στερεό έως το τήγμα:
* Πολλαπλασιάστε τη μάζα του στερεού (200 γραμμάρια) με τη ζέστη της σύντηξης. Αυτό θα σας δώσει τη συνολική ενέργεια που απαιτείται για να λιώσει το στερεό.
2. Υπολογίστε τη θερμότητα που απορροφάται από το νερό:
* Η θερμότητα που απορροφάται από το νερό είναι ίση με τη θερμότητα που απελευθερώνεται από το στερεό τήξης.
* Χρησιμοποιήστε τον τύπο:q =mcΔt, πού:
* Q είναι η απορρόφηση θερμότητας (ή απελευθερωμένος)
* m είναι η μάζα του νερού (400 γραμμάρια)
* C είναι η ειδική θερμική ικανότητα νερού (περίπου 4.184 J/G ° C)
* Δt είναι η μεταβολή της θερμοκρασίας του νερού (τελική θερμοκρασία - αρχική θερμοκρασία)
3. Επίλυση για την τελική θερμοκρασία του νερού:
* Θα έχετε τη θερμότητα που απορροφάται από το νερό από το βήμα 2. Συνδέστε τις γνωστές τιμές για τη μάζα, τη συγκεκριμένη θερμότητα και την αρχική θερμοκρασία στον τύπο Q =mcΔt και λύστε για Δt.
* Προσθέστε ΔT στην αρχική θερμοκρασία του νερού για να βρείτε την τελική θερμοκρασία.
Παράδειγμα:
Ας υποθέσουμε ότι η στερεή ουσία είναι πάγος και η θερμότητα της σύντηξης είναι 334 J/g. Επίσης, ας πούμε ότι η αρχική θερμοκρασία του νερού είναι 20 ° C.
1. Η θερμότητα απορροφάται από πάγο για να λιώσει:
* 200 γραμμάρια * 334 J/g =66,800 J
2. Θερμότητα που απορροφάται από νερό:
* 66,800 J =400 γραμμάρια * 4.184 J/G ° C * Δt
3. Τελική θερμοκρασία νερού:
* Δt =66,800 J / (400 γραμμάρια * 4.184 J / G ° C) ≈ 39,9 ° C
* Τελική θερμοκρασία =20 ° C + 39,9 ° C ≈ 59,9 ° C
Θυμηθείτε: Αυτό είναι ένα απλοποιημένο παράδειγμα. Σε καταστάσεις πραγματικού κόσμου, θα πρέπει να υπολογίσετε παράγοντες όπως η απώλεια θερμότητας στο περιβάλλον και η ειδική θερμική ικανότητα του ίδιου του θερμιδόμετρο.
