La capacità termica misura la quantità di energia che deve essere aggiunta a un oggetto per renderlo più caldo di un grado. La capacità termica di un oggetto si trova utilizzando una semplice formula: dividendo la quantità di energia termica fornita dalla variazione di temperatura per determinare la quantità di energia richiesta per grado. Ogni materiale in questo mondo ha una capacità termica diversa. (Fonte: libro di fisica standard di classe 10)
Formula: Capacità termica = (data energia termica) / (aumento della temperatura)
Fare un passo
Metodo 1 di 2: Calcolo della capacità termica di un oggetto
Passaggio 1. Conoscere la formula per la capacità termica
La capacità termica di un oggetto può essere calcolata dividendo la quantità di energia termica fornita (E) per la variazione di temperatura (T). L'equazione è: Capacità termica = E/T.
- Esempio: l'energia richiesta per riscaldare un blocco a 5 gradi Celsius è 2000 Joule: qual è la capacità termica del blocco?
- Capacità termica = E/T
- Capacità termica = 2000 Joule / 5˚C
- Capacità termica = 400 Joule per grado Celsius (J/˚C)
Passaggio 2. Cerca il cambiamento di temperatura
Ad esempio, se voglio conoscere la capacità termica di un blocco e so che occorrono 60 Joule per aumentare la temperatura del blocco da 8 gradi a 20 gradi, devo conoscere la differenza tra le due temperature per ottenere il calore capacità. Poiché 20 - 8 = 12, la temperatura del blocco cambia di 12 gradi. Perciò:
- Capacità termica = E/T
- Capacità termica del blocco = 60 Joule / (20˚C - 8˚C)
- 60 Joule / 12˚C
- Capacità termica del blocco = 5 J/˚C
Passaggio 3. Aggiungi le unità corrette alla tua risposta per darle un significato
Una capacità termica di 300 non significa nulla se non sai come viene misurata. La capacità termica è misurata dall'energia richiesta per grado. Quindi, se misuriamo l'energia in Joule e il cambiamento di temperatura in Celsius, la risposta finale sarebbe quanti Joule sono necessari per grado Celsius. Pertanto, presenteremo la nostra risposta come 300 J/˚C, o 300 Joule per grado Celsius.
Se misuri l'energia termica in calorie e la temperatura in Kelvin, la tua risposta finale è 300 Cal/K
Passaggio 4. Sappi che questa equazione funziona anche per gli oggetti che si stanno raffreddando
Quando un oggetto diventa di due gradi più freddo, perde esattamente la stessa quantità di calore necessaria per diventare più caldo di 2 gradi. Pertanto, se chiedi "Qual è la capacità termica di un oggetto se perde 50 Joule di energia e la sua temperatura scende di 5 gradi Celsius", puoi comunque utilizzare questa equazione:
- Capacità termica: 50 J/ 5˚C
- Capacità termica = 10 J/˚C
Metodo 2 di 2: utilizzo del calore specifico della materia
Passaggio 1. Sappi che il calore specifico si riferisce all'energia necessaria per aumentare di un grado la temperatura di un grammo di un oggetto
Quando cerchi la capacità termica di un'unità di materia (1 grammo, 1 oncia, 1 chilogrammo, ecc.), hai cercato il calore specifico di questo oggetto. Il calore specifico indica la quantità di energia necessaria per aumentare di un grado la temperatura di ciascuna unità di un oggetto. Ad esempio, per aumentare la temperatura di 1 grammo di acqua di 1 grado Celsius sono necessari 0,417 Joule di energia. Quindi, il calore specifico dell'acqua è 0,417 J/˚C per grammo.
Il calore specifico di un materiale è costante. Ciò significa che tutta l'acqua pura ha lo stesso calore specifico, che è 0,417 J/˚C
Passaggio 2. Utilizzare la formula della capacità termica per trovare il calore specifico di un materiale
Trovare il calore specifico è facile, cioè dividere la risposta finale per la massa dell'oggetto. I risultati mostrano quanta energia è necessaria per ogni pezzo di oggetto, come il numero di joule necessari per modificare la temperatura di un solo grammo di ghiaccio.
- Esempio: "Ho 100 grammi di ghiaccio. Per aumentare la temperatura del ghiaccio di 2 gradi Celsius ci vogliono 406 Joule -- qual è il calore specifico del ghiaccio?"'
- Capacità termica per 100 g di ghiaccio = 406 J/ 2˚C
- Capacità termica per 100 g di ghiaccio = 203 J/˚C
- Capacità termica per 1 g di ghiaccio = 2,03 J/˚C per grammo
- Se sei confuso, pensaci in questo modo: per aumentare la temperatura di un grado per ogni grammo di ghiaccio ci vogliono 2,03 Joule. Quindi, se abbiamo 100 grammi di ghiaccio, abbiamo bisogno di 100 volte più Joule per riscaldarlo tutto.
Passaggio 3. Utilizzare il calore specifico per trovare l'energia necessaria per aumentare la temperatura del materiale a qualsiasi temperatura
Il calore specifico della materia indica la quantità di energia necessaria per aumentare di un grado la temperatura di un'unità di materia (solitamente 1 grammo). Per trovare il calore necessario per aumentare la temperatura di qualsiasi oggetto a qualsiasi temperatura, moltiplichiamo semplicemente tutte le parti. Energia richiesta = massa x calore specifico x variazione di temperatura. La risposta è sempre in unità di energia, come Joule.
- Esempio: "Se il calore specifico dell'alluminio è 0,902 Joule per grammo, quanti Joule sono necessari per aumentare la temperatura di 5 grammi di alluminio di 2 gradi Celsius?
- Energia richiesta = 5 g x 0,902 J/g˚C x 2˚C
- Energia richiesta = 9,02 J
Passaggio 4. Conoscere i calori specifici dei materiali comuni
Per aiutare la pratica, studia le batterie specifiche comuni, che puoi vedere durante un esame o apparire nella vita reale. Cosa puoi imparare da questo? Ad esempio, nota che il calore specifico del metallo è molto inferiore a quello del legno: questo è il motivo per cui i cucchiai di metallo si riscaldano più velocemente del legno se lasciati in una tazza di cioccolata calda. Un calore specifico inferiore significa che un oggetto si riscalda più velocemente.
- Acqua: 4, 179 J/g˚C
- Aria: 1,01 J/g˚C
- Legno: 1,76 J/g˚C
- Alluminio: 0,902 J/g˚C
- Oro: 0,129 J/g˚C
- Ferro: 0,450 J/g˚C
Suggerimenti
- L'unità internazionale (SI) della capacità termica è Joule per Kelvin, non solo Joule
- La variazione di temperatura è rappresentata da un delta dell'unità di temperatura invece che solo da un'unità di temperatura (diciamo: 30 Delta K invece di solo 30K)
- L'energia (calore) deve essere in Joule (SI) [Consigliato]
