Pregătite de: Petra Podmanická
Partea teoretică
Există subiecte teoretice separate pe tema căldurii și capacității de căldură specifice, în care sunt date toate definițiile și formulele, dar pentru nevoile de calculare a exemplelor din acest subiect prezint câțiva termeni de bază:
Căldura este energia pe care un corp mai cald o transferă într-un frig, resp. căldura este egală cu energia pe care un corp mai rece o primește de la unul mai cald în timpul schimbului de căldură
Capacitatea specifică de căldură este căldura pe care trebuie să o furnizăm unui kilogram dintr-o anumită substanță pentru a-i crește temperatura cu 1 ° C
Căldură: Q = m * cp * ∆t = m * cp * (t2-t1)
Capacitate termică specifică: cp = Qm * ∆t = Qm * (t2-t1)
Unitățile sunt:
Căldură: [Q] = J (joule - citește jaul)
Capacitate specifică de căldură: [cp] = J * kg -1 * K -1 = J * kg -1 * ° C -1
Partea practică
Exemplul nr.1:
Aveți apă cu o greutate de 1 kg, capacitate termică 4200 J/kg.K. Apa este la temperatura camerei de 20 ° C. Calculați ce căldură avem nevoie pentru a o furniza pentru a o încălzi la 90 ° C
Soluţie:
Să notăm ceea ce știm:
Înlocuiți în formulă și rezolvați:
Q = m * cp * (t2-t1) = 1kg * 4200J/kg.K * (90 ° C - 20 ° C) = 294.000 J = 294 kJ
Concluzie:
Pentru a încălzi apa cu greutatea de la 1 kg la 90 ° C, trebuie să o alimentăm cu căldură de 294 kJ.
Exemplul nr. 2:
Am furnizat 400 kJ de căldură cu apă cântărind 4 kg, care este la o temperatură de 20 ° C. Capacitatea sa de căldură este de 4,2 kJ/kg.K. Determinați temperatura la care am încălzit-o
Soluţie:
Din nou, notăm ce parametri cunoaștem și ce trebuie să calculăm:
Deci, trebuie să calculăm temperatura la care am încălzit apa. Deci, trebuie să adaptăm formula la asta. Deci, ne ajustăm treptat:
Înlocuim și modificăm în această formulă:
Concluzie:
Apa cu o greutate de 4 kg a fost încălzită la 43,81 ° C prin furnizarea a 400 kJ de căldură
Exemplul nr. 3:
Volumul de apă este de 1000 de litri, densitatea sa este de 1000 kg.m -3. L-am încălzit la o temperatură de 90 ° C când l-am furnizat cu căldură de 100MJ. Capacitatea sa de căldură este de 4,2 kJ/kg.K. Calculați temperatura apei înainte să începem să o încălzim
Soluţie:
Să notăm ceea ce știm:
Rețineți că nu avem o greutate specificată, dar am introdus doi parametri care ne permit să o calculăm, și anume densitatea și volumul, deci:
m = ρ * V = 1000 litri * 1000 kg/m 3 = 1 m 3 * 1000 kg/m 3 = 1000 kg
Acum să ajustăm formula pentru calcularea căldurii. Va arăta similar în Exemplul 2, dar în exemplul nostru trebuie acum să calculăm a doua temperatură, deci:
Și acum înlocuim:
t1 = t2-Qm * cp = 90 ° C-100.000 kJ1000kg * 4.2kJ/kgK = 66.2 ° C
Concluzie:
Temperatura inițială a apei a fost de 66,2 ° C
Exemplul nr. 4:
Am furnizat o căldură de 450 kJ unei anumite substanțe cu o greutate de 10 kg, care a încălzit-o de la o temperatură de 20 ° C la o temperatură de 137,2 ° C. Pe baza tabelului atașat, determinați ce substanță este