Подготвено от: Петра Подманича
Теоретична част
Разработени са отделни теоретични учебни програми по темата за топлината и специфичния топлинен капацитет, където са дадени всички определения и формули, но за целите на изчисляването на примери в тази тема представям някои основни термини:
Топлината е енергията, която по-топло тяло предава на по-студено тяло, респ. топлината се равнява на енергията, която по-студеното тяло получава от по-топло по време на топлообмен
Специфичен топлинен капацитет е топлината, която трябва да доставим на един килограм определено вещество, за да повишим температурата му с 1 ° C
Топлина: Q = m * cp * ∆t = m * cp * (t2-t1)
Специфичен топлинен капацитет: cp = Qm * ∆t = Qm * (t2-t1)
Единиците са:
Топлина: [Q] = J (джаул - прочетете jaul)
Специфичен топлинен капацитет: [cp] = J * kg -1 * K -1 = J * kg -1 * ° C -1
Практическа част
Пример №1:
Имате вода с тегло 1 кг, топлинен капацитет 4200 J/kg.K. Водата е със стайна температура 20 ° C. Изчислете каква топлина ни е необходима, за да я доставим, за да я загреем до 90 ° C
Решение:
Нека запишем това, което знаем:
Заместете във формулата и решете:
Q = m * cp * (t2-t1) = 1kg * 4200J/kg.K * (90 ° C - 20 ° C) = 294 000 J = 294 kJ
Заключение:
За да загреем вода с тегло от 1 kg до 90 ° C, трябва да я снабдим с топлина от 294 kJ.
Пример №2:
Доставихме 400 kJ топлина с вода с тегло 4 kg, която е при температура 20 ° C. Топлинният му капацитет е 4,2 kJ/kg.K. Определете температурата, до която сме го затоплили
Решение:
Отново записваме какви са всички параметри, които знаем и какво трябва да изчислим:
Така че трябва да изчислим температурата, до която сме загрявали водата. Затова трябва да адаптираме формулата към това. Така че постепенно коригираме:
Ние заместваме и модифицираме в тази формула:
Заключение:
Нагрявахме вода с тегло 4 кг, като подавахме топлина от 400 kJ на топлина от 43,81 ° C
Пример № 3:
Обемът на водата е 1000 литра, нейната плътност е 1000 kg.m -3. Загряхме го до температура от 90 ° C, когато го снабдихме с топлина от 100MJ. Топлинният му капацитет е 4,2 kJ/kg.K. Изчислете температурата на водата, преди да започнем да я загряваме
Решение:
Нека запишем това, което знаем:
Имайте предвид, че нямаме определено тегло, но сме въвели два параметъра, които ни позволяват да го изчислим, а това е плътност и обем, така че:
m = ρ * V = 1000 литра * 1000 kg/m 3 = 1 m 3 * 1000 kg/m 3 = 1000 kg
Сега нека коригираме формулата за изчисляване на топлината. Ще изглежда подобно в пример 2, но в нашия пример сега трябва да изчислим втората температура, така че:
И сега заместваме:
t1 = t2-Qm * cp = 90 ° C-100 000 kJ 1000 kg * 4,2 kJ/kg K = 66,2 ° C
Заключение:
Първоначалната температура на водата беше 66,2 ° C
Пример № 4:
Доставихме топлина от 450 kJ към определено вещество с тегло 10 kg, което го нагрява от температура от 20 ° C до температура от 137,2 ° C. Въз основа на приложената таблица определете за кое вещество става въпрос