Ef hlutir með mismunandi hitastig komast í snertingu hver við annan, flyst hiti náttúrulega frá hlutnum með hærra hitastig til hlutarins með lægra hitastig. Varmaflutningur hættir þegar hlutirnir tveir ná hitajafnvægi . Hægt er að segja að varmaflutningur valdi breytingu á hitastigi hlutanna sem eru í snertingu. Byggt á þessari stuttu útskýringu er ályktað að hiti (Q) tengist hlut og breytingu á hitastigi (delta T) þess hlutar. Hver hlutur hefur massa (m) og gerð hlutarins er einnig mismunandi.
Útleiðsla varmaformúlunnar í þessari grein er gerð með rökfærslu. Þú getur sannað gildi þessarar rökfærslu út frá daglegri reynslu þinni eða með því að framkvæma tilraun.
Sambandið milli hita (Q) og hitabreytinga (delta T)
Þetta eru tvö ílát fyllt með vatni af sama massa. Vatnið er hitað með tveimur mismunandi brennurum. Loginn á öðrum brennaranum er lægri en loginn á hinum er hærri. Ef báðir eru hitaðir í tíu mínútur, hvor ílátið er heitara? Ef þú hefur einhvern tíma hitað vatn, þá munt þú vera sammála um að vatnið sem hitað er með eldavélinni með hærri loganum er heitara (lokahitastig vatnsins er hærra eða hitabreytingin er meiri).
Loginn táknar magn hita (Q). Lítill logi hefur lítinn hita, stór logi hefur meiri hita. Þegar lítill hiti er til staðar er hitabreytingin lítil. Þegar mikill hiti er til staðar er hitabreytingin mikil. Því meiri hiti, því meiri er hitabreytingin. Hægt er að álykta að magn hita (Q) sé í réttu hlutfalli við breytingu á hitastigi hlutarins.
Tengsl milli hiti (Q) og massi hlutarins (m)
Það eru tveir ílát fyllt með vatni með mismunandi massa, annar ílátinn er fylltur með meira vatni, hinn ílátinn er fylltur með minna vatni. Vatnið er hitað með tveimur ofnum sem hafa sama loga. Ef báðir eru hitaðir í tíu mínútur, hvor vatnið í ílátinu er heitara? Ef þú hefur einhvern tíma hitað vatn þá munt þú vera sammála um að vatnið í minna vatni er heitara (lokahitastig vatnsins er meira eða hitabreytingin er meiri). Til þess að því meira vatn sem er í því að upplifa sömu hitabreytingu og því minna vatn sem er í því að hita, því meira vatn, verður að stækka logann sem hitar meira vatnið.
Vatnsmagnið táknar massa vatnsins (m). Stærð logans táknar magn varma. Hægt er að álykta að magn varma (Q) sé í réttu hlutfalli við breytingu á hitastigi hlutarins. Því meira vatn, því meiri varmi þarf til að hækka hitastig vatnsins.
Sambandið milli hita (Q) og tegundar hlutar ( c )
Ef þú hitar járnstöng og glerstöng af sömu stærð samtímis með sama loga, hvort mun þá hitna hraðar, járnið eða glerið? Járnið mun auðvitað hitna hraðar. Hægt er að álykta að hitinn sem þarf til að hækka hitastig hlutar sé í réttu hlutfalli við gerð hlutarins.
Þrjár samanburðarjöfnurnar hér að ofan eru sameinaðar í jöfnu:
Þetta er formúlan eða hitajafnan.
Upplýsingar: Q = hiti (Joule), m = massi hlutarins (kg), c = eðlisvarmi hlutarins (J/kg Co), delta T = breyting á hitastigi (Co eða K)
1. Fimm kílógrömm af ís við -22 ° C eru hituð þar til allur ísinn bráðnar við 0 ° C. Ef dulinn varmi íssins er 333 kJ/kg og eðlisvarmi íssins er 2100 J/kg C₂ , þá er magn varma sem þarf...
A. 1496 kJ
B. 1596 kJ
C. 1696 kJ
D. 1796 kJ
E. 1896 kJ
Umræða
Það er vitað:
Massi íss (m) = 5 kg
Upphafshitastig (T) = -22 ° C
Duldur hiti íss (L) = 333 kJ/kg = 333.000 J/kg
Eðlisvarmi íss (c) = 2100 J/kg C o
Spurning: Magn hita sem þarf (Q)
Svar:
Aðferð 1: hækka hitastig íssins úr -22 ° C í 0 ° C
Q = mc² ΔT = (5)(2100)(22) = 231.000 joular
Aðferð 2: bræða allan ísinn í vatn
Q = m L = (5)(333.000) = 1.665.000 J
Heildarvarmi = 231.000 J + 1.665.000 J = 1.896.000 J = 1.896 kJ
Rétta svarið er E.
Heimild spurningar:
SBMPTN eðlisfræðispurningar
