Удельная теплоёмкость по измерениям (ft·lbf; short ton; Δ°C)

Что именно находит этот расчёт

Свяжите количество теплоты, массу, удельную теплоёмкость и изменение температуры тела. Можно найти неизвестную величину, когда остальные известны для одного процесса нагрева или охлаждения.

Искомая величина записывается в Дж/(кг·К). Эта страница предназначена для конкретного сочетания входов: модуль количества теплоты в ft·lbf; масса в short ton; модуль изменения температуры в Δ°C. Подпись возле каждого поля является частью условия задачи. Меняя исходные измерения, сохраняйте их физический смысл и относите все параметры к одному образцу, участку или процессу.

Как подготовить измерения

Модуль количества теплоты: выбранная единица — фут-фунты силы (работа) (ft·lbf). Энергия должна относиться к тому процессу, который описывает формула. Запас энергии, механическая работа и тепло требуют соответствующего энергетического баланса. В демонстрационном наборе вводится 73,7562149277 ft·lbf, что соответствует 100 Дж. Значение примера иллюстрирует вычисление и не является нормой для материала, устройства или процесса.

Масса: выбранная единица — короткие тонны США (short ton). Измерьте массу выбранного тела или компонента; упаковка и другие части включаются только тогда, когда они относятся к описываемой системе. В демонстрационном наборе вводится 0,00220462262185 short ton, что соответствует 2 кг. Значение примера иллюстрирует вычисление и не является нормой для материала, устройства или процесса.

Модуль изменения температуры: выбранная единица — Разность температур в градусах Цельсия (Δ°C). Введите величину изменения температуры, а не абсолютную температуру. Перевод разности между шкалами выполняется без прибавления смещения начала шкалы. В демонстрационном наборе вводится 10 Δ°C, что соответствует 10 К. Значение примера иллюстрирует вычисление и не является нормой для материала, устройства или процесса.

Уравнение и согласование единиц

При постоянной удельной теплоёмкости Q=mcΔT. В форме используется модуль изменения температуры и модуль количества теплоты. Если теплоёмкость заметно меняется по температуре, нужна средняя величина на данном интервале.

Используемое уравнение для этой неизвестной: c=Q/(m×ΔT). До его применения каждый вход переводится в согласованную единицу. Для данного набора перевод выглядит так: Модуль количества теплоты: 73,7562149277 ft·lbf × 1,35581794833 = 100 Дж; Масса: 0,00220462262185 short ton × 907,18474 = 2 кг; Модуль изменения температуры: 10 Δ°C × 1 = 10 К. Сначала выполните эти преобразования, затем подставляйте числа в уравнение. Итог уже имеет единицу Дж/(кг·К); дополнительный коэффициент выбранной входной единицы к нему не применяется.

Разбор численного примера

Модуль количества теплоты = 73,7562149277 ft·lbf; Масса = 0,00220462262185 short ton; Модуль изменения температуры = 10 Δ°C. После согласования единиц: c=Q/(m×ΔT). Результат = 5 Дж/(кг·К).

Полный набор после перевода: Модуль количества теплоты = 100 Дж; Масса = 2 кг; Модуль изменения температуры = 10 К. Если проверяете этот пример вручную, сохраняйте коэффициенты без промежуточного округления и выполняйте операции в порядке уравнения. Полученный ответ 5 Дж/(кг·К) относится к этому набору значений. В таблице меняется только первый вход, остальные остаются равными демонстрационным; это позволяет увидеть влияние одного параметра.

Как понимать итог

Разность температур в градусах Цельсия равна той же разности в кельвинах. Разность по Фаренгейту умножается на 5/9; прибавлять 273,15 или вычитать 32 не нужно. Знак теплового обмена определяется направлением процесса отдельно.

Единица ответа Дж/(кг·К) фиксирована для этой задачи, даже если входы записаны в других единицах. При смене единицы исходное число нужно пересчитать так, чтобы физическая величина сохранилась. Если переписать только название единицы без изменения числа, получится другая исходная задача и другой результат.

Область применения и границы

Плавление, кипение и другие фазовые переходы сюда не включены. Удельную теплоёмкость нужно взять для своего материала и состояния, а не переносить условное значение примера. Потери в окружающую среду и нагрев ёмкости учитываются отдельными членами теплового баланса.

В знаменателях находятся следующие входы: масса, модуль изменения температуры. Каждый из них должен быть строго больше нуля. Нулевое значение не является отсутствующим измерением: при делении на ноль неизвестная не определяется этой формулой. Остальные поля принимают неотрицательные модули.

Источник методики: OpenStax: heat capacity and calorimetry. Для задач, основанных на определении удельной величины, преобразование является алгеброй этого определения; документ BIPM поясняет единицы SI. Коэффициенты перевода проверяются по определениям единиц и справочнику NIST. Эти ссылки не задают свойства вашего материала: такие исходные параметры нужно измерить или взять из документации к своей системе.

Меняем модуль количества теплоты, остальные входы сохраняем

Значения в таблице округлены для чтения. Для своей величины используйте калькулятор в начале страницы.