Тепло при изменении температуры (кг; Дж/(г·К); Δ°F)

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. Эта страница предназначена для конкретного сочетания входов: масса в кг; удельная теплоёмкость в Дж/(г·К); модуль изменения температуры в Δ°F. 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

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

Удельная теплоёмкость: выбранная единица — джоули на грамм-кельвин (Дж/(г·К)). Удельная теплоёмкость относится к единице массы вашего материала. Её значение должно соответствовать состоянию и температурному интервалу процесса. В демонстрационном наборе вводится 1 Дж/(г·К), что соответствует 1 000 Дж/(кг·К). Значение примера иллюстрирует вычисление и не является нормой для материала, устройства или процесса.

Модуль изменения температуры: выбранная единица — Разность температур в градусах Фаренгейта (Δ°F). Введите величину изменения температуры, а не абсолютную температуру. Перевод разности между шкалами выполняется без прибавления смещения начала шкалы. В демонстрационном наборе вводится 18 Δ°F, 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: Q=m×c×ΔT. До его применения каждый вход переводится в согласованную единицу. Для данного набора перевод выглядит так: Масса: 2 кг × 1 = 2 кг; Удельная теплоёмкость: 1 Дж/(г·К) × 1 000 = 1 000 Дж/(кг·К); Модуль изменения температуры: 18 Δ°F × 0,555555555556 = 10 К. Сначала выполните эти преобразования, затем подставляйте числа в уравнение. Итог уже имеет единицу Дж; дополнительный коэффициент выбранной входной единицы к нему не применяется.

Разбор численного примера

Масса = 2 кг; Удельная теплоёмкость = 1 Дж/(г·К); Модуль изменения температуры = 18 Δ°F. После согласования единиц: Q=m×c×ΔT. Результат = 20 000 Дж.

Полный набор после перевода: Масса = 2 кг; Удельная теплоёмкость = 1 000 Дж/(кг·К); Модуль изменения температуры = 10 К. Если проверяете этот пример вручную, сохраняйте коэффициенты без промежуточного округления и выполняйте операции в порядке уравнения. Полученный ответ 20 000 Дж 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 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 этой форме вводятся неотрицательные модули величин. Если множитель равен нулю, формула может дать нулевой результат. Отрицательные проекции, направление действия и знаки энергетического обмена в этой записи не определяются; для них сначала выберите соответствующую модель и систему знаков.

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 масса, остальные входы сохраняем

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