Ciepło właściwe — zadanie: ogrzewanie porcji wody
Jaką energię należy przekazać jako ciepło, aby ogrzać 0,80 kg wody od 15°C do 50°C? Przyjmij c = 4200 J/(kg·K), pomiń ogrzewanie naczynia i straty. Nie zachodzi przemiana fazowa.
Dalsze części: b) Ta sama porcja oddaje następnie 33,6 kJ. Do jakiej temperatury się ochłodzi? c) Oblicz pojemność cieplną porcji i porównaj ją z porcją o masie 1,60 kg tej samej wody.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
W tym zadaniu
Wskazówka
Zacznij od różnicy temperatur. Dla chłodzenia Q jest ujemne; przyrost oblicz z Q/(mc), a potem dodaj go do 50°C.
Rozwiązanie
1. Wyznaczamy zmianę, nie końcową temperaturę
Woda przechodzi od 15°C do 50°C, więc ΔT = 35 K. Przyrost w kelwinach jest liczbowo taki sam jak w stopniach Celsjusza. Nie dodajemy 273,15 do różnicy. Masa 0,80 kg pasuje do jednostki ciepła właściwego.
2. Energia ogrzewania
Q=mc\Delta T=0{,}80\cdot4200\cdot35=117\,600\ \mathrm{J}.
Odpowiedź: potrzeba 117,6 kJ. Wynik jest dodatni, ponieważ energia dopływa do wody. Jednostki kg · J/(kg·K) · K dają J. Użycie 50 zamiast 35 oznaczałoby ogrzewanie od 0°C, a nie od podanego stanu początkowego.
3. Chłodzenie liczymy z przeciwnym znakiem
Oddanie 33,6 kJ oznacza dla wody Q = −33 600 J. Pojemność cieplna porcji to mc = 3360 J/K, więc ΔT = −33 600/3360 = −10 K. Początek tego etapu to 50°C, a zatem koniec wynosi 40°C. Nie odejmujemy liczby dżuli bezpośrednio od liczby stopni.
4. Większa porcja, ta sama substancja
Pojemności cieplne porcji wynoszą 3360 J/K i 6720 J/K. Druga masa jest dwa razy większa, więc potrzebuje dwa razy więcej energii na każdy kelwin. Ciepło właściwe obu porcji pozostaje równe 4200 J/(kg·K). Przy oddaniu tych samych 33,6 kJ większa porcja ochłodziłaby się tylko o 5 K. Taki kierunek zmiany jest kontrolą sensu wyniku, nie nową definicją ciepła właściwego.
Odczyt bez ponownego liczenia
Po oddaniu 33,6 kJ porcja nie wraca do 15°C, bo wcześniej otrzymała 117,6 kJ. W bilansie względem początku zostaje 84 kJ. To przyrost temperatury 25 K, a więc 40°C. Liczenie od punktu początkowego i liczenie od 50°C muszą prowadzić do tego samego stanu. Gdyby wyszły różne temperatury, należałoby sprawdzić znak energii oddanej.
Powiązana teoria
Temperatura, ciepło i ciepło właściwe
Dalsza lektura
Najpierw spróbuj samodzielnie. Zapisz dane, wybierz prawa fizyczne i sprawdź jednostki. Przejdź do zadań ze sprawdzaniem odpowiedzi »
← Wróć do działu: Zadania Do góry ↑
Komentarze (0)
Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz
Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto