Spezifische wärme berechnen

Spezifische Wärme ist die Energiemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 Gramm einer Substanz um 1 Grad Celsius zu erhöhen. Die spezifische Wärme eines Stoffes hängt sowohl von der Molekülstruktur als auch von der Phase ab, in der sich der Stoff befindet. Die Entdeckung der spezifischen Wärme gab dem Studium der Thermodynamik, dem Studium der Energieumwandlung durch Wärme und dem Betrieb von Systemen Impulse. Spezifische Wärme und Thermodynamik werden in der Chemie, Nuklearforschung und Aerodynamik sowie im Alltag in der Zentralheizung und -kühlung Ihres Autos intensiv genutzt. Wenn Sie wissen möchten, wie die spezifische Wärme berechnet wird, gehen Sie wie folgt vor.

Schritte

Methode 1 von 2: Erlernen der Grundlagen

Bildtitel Spezifische Wärme berechnen Schritt 1
1. Machen Sie sich mit den Begriffen vertraut, die bei der Berechnung der spezifischen Wärme verwendet werden, bevor Sie sich mit den zu verwendenden Formeln vertraut machen. Lerne die verschiedenen Begriffe zu erkennen und was sie bedeuten. Hier sind die am häufigsten verwendeten Begriffe bei der Berechnung der spezifischen Wärme eines Stoffes:
  • Delta, oder es "Δ" Symbol, steht für die Änderung einer Variablen.
  • Wenn beispielsweise die erste Temperatur (T1) 150 °C und die zweite (T2) 20 °C beträgt, beträgt ΔT oder die Temperaturänderung 150 °C - 20 °C oder 130 °C.
  • Die Masse wird repräsentiert durch "m".
  • Die Wärmemenge wird dargestellt durch "Q". Die Wärmemenge wird durch die "J", oder Joule.
  • "T" ist die Temperatur des Stoffes.
  • Spezifische Wärme wird repräsentiert durch "CP".
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    2. Die Gleichung der spezifischen Wärme. Sobald Sie mit den Begriffen zur Berechnung der spezifischen Wärme vertraut sind, sollten Sie nun ihre Gleichung lernen. Die Formel lautet: CP = Q/mΔT.
  • Sie können diese Formel ändern, wenn Sie die Änderung der Wärmemenge statt der spezifischen Wärme ermitteln möchten. Die Gleichung wird dann:
  • Q = mCPT
  • Methode 2 von 2: Berechnung der spezifischen Wärme

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    1. Ein genauerer Blick auf den Vergleich. Was wird benötigt, um die spezifische Wärme zu berechnen. Angenommen, Sie haben folgendes Problem: Berechnen Sie die spezifische Wärme von 350 g einer unbekannten Substanz, wenn Sie 34 . haben.Fügen Sie 700 Joule Wärme hinzu und die Temperatur steigt von 22 °C auf 173 °C, ohne Phasenänderung.
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    2. Listen Sie bekannte und unbekannte Faktoren auf. Sobald die Neuheit des Problems nachlässt, können Sie jede bekannte und unbekannte Variable aufschreiben, um eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, womit Sie es zu tun haben. Hier ist, was Sie tun müssen:
  • m = 350 g
  • Q = 34.700 Joule
  • ΔT = 173ºC - 22ºC = 151ºC
  • CP = unbekannt
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    3. Setze die bekannten Faktoren in die Gleichung ein. Du kennst den Wert von allem außer "CPC", Sie müssen also die restlichen Faktoren in der Gleichung verwenden und nach auflösen "CP". So funktioniert es:
  • Die ursprüngliche Gleichung: CP = Q/mΔT
  • c = 34.700 J/(350 g x 151 °C)
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    4. Löse die Gleichung. Nachdem Sie nun alle bekannten Faktoren in der Gleichung verwendet haben, ist der Rest einfache Mathematik. Die spezifische Wärme beträgt 0,65657521286 J/(g x ºC).
  • CP =34.700 J/(350g x 151ºC)
  • CP =34.700 J/(52850 g x ºC)
  • CP = 0,65657521286 J/(g x ºC)
  • Tipps

    • Die SI (Systeme International) definiert spezifische Wärme als Joule pro Grad Celsius pro Gramm. Aber die Kalorienzahl pro Grad Fahrenheit pro Pfund wird immer noch im imperialen Einheitensystem verwendet.
    • Metall erwärmt sich schneller als Wasser, da es eine geringe spezifische Wärme hat.
    • Ein Kalorimeter kann manchmal während einer chemischen Reaktion verwendet werden, wenn Wärme transportiert wird.
    • Bei der Lösung solcher Probleme ist es wichtig, die Einheiten nach Möglichkeit gegeneinander aufzuheben.
    • Die spezifische Wärme vieler Objekte kann in speziellen Fachbüchern oder online nachgelesen werden.
    • Bei Materialien mit niedriger spezifischer Wärme ist die Temperaturänderung größer, sofern alle anderen Bedingungen unverändert bleiben.
    • Die Formel zur Berechnung der spezifischen Wärme von Lebensmitteln. CP = 4.180 x B + 1.711 x p + 1.928×f+1.547 x c + 0.908 x a ist die Gleichung zur Berechnung der spezifischen Wärme von Lebensmitteln. "W" ist der Wasseranteil, "P" ist der Proteinanteil, "F" ist der Fettanteil, "C" ist der Prozentsatz an Kohlenhydraten und "ein" ist der Kohlenstoffanteil. Diese Gleichung berücksichtigt die Masse (x) aller Feststoffe, aus denen das Lebensmittel besteht. Die spezifische Wärme wird in kJ/(kg-K) ausgedrückt.

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