Hvis objekter med forskellige temperaturer kommer i kontakt med hinanden, bevæger varme sig naturligt fra objektet med den højeste temperatur til objektet med den lavere temperatur. Varmeoverførslen stopper, når de to objekter når termisk ligevægt . Man kan sige, at varmeoverførsel forårsager en ændring i temperaturen på de objekter, der er i kontakt. Baseret på denne korte forklaring konkluderes det, at varme (Q) er relateret til et objekt og ændringen i temperatur (delta T) for det objekt. Hvert objekt har en masse (m), og objekttypen er også forskellig.
Udledningen af varmeformlen i denne artikel sker gennem ræsonnement. Du kan bevise gyldigheden af denne ræsonnement baseret på dine hverdagserfaringer eller ved at udføre et eksperiment.
Forholdet mellem varme (Q) og temperaturændring (delta T)
Der er to beholdere fyldt med vand af samme masse. Vandet opvarmes ved hjælp af to forskellige brændere. Flammen på den ene brænder er lavere, mens flammen på den anden brænder er højere. Hvis begge opvarmes i ti minutter, hvilken beholder er så varmest? Hvis du nogensinde har varmet vand, vil du give dig ret i, at vandet, der opvarmes ved hjælp af komfuret med den højeste flamme, er varmest (vandets sluttemperatur er højere, eller temperaturændringen er større).
Flammen repræsenterer mængden af varme (Q). En lille flamme har lidt varme, en stor flamme har mere varme. Når der er lidt varme, er temperaturændringen lille. Når der er meget varme, er temperaturændringen stor. Jo mere varme, desto større er temperaturændringen. Det kan konkluderes, at mængden af varme (Q) er proportional med ændringen i objektets temperatur.
Forholdet mellem varme (Q) og masse af objektet (m)
Der er to beholdere fyldt med vand med forskellig masse. Den ene beholder er fyldt med mere vand, og den anden beholder er fyldt med mindre vand. Vandet opvarmes ved hjælp af to komfurer, der har den samme flamme. Hvis begge opvarmes i ti minutter, hvilket vand i beholderen er så varmest? Hvis du nogensinde har varmet vand op, vil du være enig i, at vandet i mindre vand er varmest (vandets sluttemperatur er større, eller temperaturændringen er større). For at jo mere vand der er, skal den flamme, der opvarmer det mere vand, forstørres.
Mængden af vand repræsenterer vandets masse (m). Flammens størrelse repræsenterer mængden af varme. Det kan konkluderes, at mængden af varme (Q) er proportional med ændringen i objektets temperatur. Jo mere vand, desto mere varme kræves der for at hæve vandets temperatur.
Forholdet mellem varme (Q) og objekttypen ( c )
Hvis du opvarmer en jernstang og en glasstang af samme størrelse samtidigt med den samme flamme, hvad vil så varme hurtigst op, jernet eller glasset? Jernet vil selvfølgelig varme hurtigst op. Det kan konkluderes, at den varme, der kræves for at hæve temperaturen på en genstand, er proportional med genstandens type.
De tre ovenstående sammenligninger kombineres til en ligning:
Dette er formlen eller varmeligningen.
Information: Q = varme (Joule), m = objektets masse (kg), c = objektets specifikke varme (J/kg Co), delta T = temperaturændring (Co eller K)
1. Fem kilogram is ved en temperatur på -22 ° C opvarmes, indtil al isen smelter ved en temperatur på 0 ° C. Hvis isens latente varme er 333 kJ/kg, og isens specifikke varme er 2100 J/kg C₂ , så er den nødvendige mængde varme ...
A. 1496 kJ
B. 1596 kJ
C. 1696 kJ
D. 1796 kJ
E. 1896 kJ
Diskussion
Det er kendt:
Isens masse (m) = 5 kg
Starttemperatur (T) = -22 ° C
Isens latente varme (L) = 333 kJ/kg = 333.000 J/kg
Isens specifikke varme (c) = 2100 J/kg C o
Spørgsmål: Den nødvendige varmemængde (Q)
Jawab:
Proces 1: Øg isens temperatur fra -22 ° C til 0 ° C
Q = mc² ΔT = (5)(2100)(22) = 231.000 joule
Proces 2: smelt al isen til vand
Q = m L = (5)(333.000) = 1.665.000 J
Total varme = 231.000 J + 1.665.000 J = 1.896.000 J = 1.896 kJ
Det rigtige svar er E.
Spørgsmålskilde:
SBMPTN fysikspørgsmål
