วิธีการคำนวณการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

เนื้อหา

• TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
• ความร้อนและอุณหภูมิแตกต่างกันอย่างไร
• การเปลี่ยนแปลงอย่างง่ายในการคำนวณอุณหภูมิ
• การคำนวณการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจากการถ่ายเทความร้อน

อุณหพลศาสตร์เป็นสาขาของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิความร้อนและในที่สุดการถ่ายโอนพลังงาน แม้ว่ากฎของอุณหพลศาสตร์อาจเป็นเรื่องยุ่งยากเล็กน้อย แต่กฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์คือความสัมพันธ์อย่างง่ายระหว่างงานที่ทำเสร็จการเพิ่มความร้อนและการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของสาร หากคุณต้องคำนวณการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมันเป็นกระบวนการง่ายๆในการลบอุณหภูมิเก่าออกจากอุณหภูมิใหม่หรืออาจเกี่ยวข้องกับกฎข้อแรกปริมาณพลังงานที่เพิ่มเป็นความร้อนและความจุความร้อนจำเพาะของสารใน คำถาม.

TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างง่ายคำนวณโดยการลบอุณหภูมิสุดท้ายออกจากอุณหภูมิเริ่มต้น คุณอาจต้องแปลงจากฟาเรนไฮต์เป็นเซลเซียสหรือในทางกลับกันซึ่งคุณสามารถทำได้โดยใช้สูตรหรือเครื่องคิดเลขออนไลน์

เมื่อเกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อนให้ใช้สูตรนี้: เปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ = Q / cm เพื่อคำนวณการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจากปริมาณความร้อนที่ระบุ Q แสดงถึงความร้อนที่เพิ่มเข้ามา ค คือความจุความร้อนจำเพาะของสารที่คุณกำลังทำความร้อนและ ม. คือมวลของสารที่คุณกำลังร้อน

ความร้อนและอุณหภูมิแตกต่างกันอย่างไร

พื้นหลังสำคัญที่คุณต้องการสำหรับการคำนวณอุณหภูมิคือความแตกต่างระหว่างความร้อนและอุณหภูมิ อุณหภูมิของสารเป็นสิ่งที่คุณคุ้นเคยจากชีวิตประจำวัน เป็นปริมาณที่คุณวัดด้วยเทอร์โมมิเตอร์ คุณรู้หรือไม่ว่าจุดเดือดและจุดหลอมเหลวของสารขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ในความเป็นจริงอุณหภูมิเป็นตัววัดพลังงานภายในสาร แต่ข้อมูลนั้นไม่สำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

ความร้อนแตกต่างกันเล็กน้อย นี่เป็นคำศัพท์สำหรับการถ่ายโอนพลังงานผ่านการแผ่รังสีความร้อน กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์บอกว่าการเปลี่ยนแปลงของพลังงานเท่ากับผลรวมของความร้อนที่เพิ่มเข้ามาและงานที่ทำ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือคุณสามารถให้พลังงานกับบางสิ่งได้มากขึ้นโดยทำให้ร้อนขึ้น (ถ่ายโอนความร้อนไปยังสิ่งนั้น) หรือโดยการเคลื่อนไหวหรือกวนร่างกาย (ทำงานกับมัน)

การเปลี่ยนแปลงอย่างง่ายในการคำนวณอุณหภูมิ

การคำนวณอุณหภูมิที่ง่ายที่สุดที่คุณอาจต้องทำคือต้องคำนึงถึงความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิเริ่มต้นและอุณหภูมิจบ มันง่ายมาก คุณลบอุณหภูมิสุดท้ายออกจากอุณหภูมิเริ่มต้นเพื่อหาความแตกต่าง ดังนั้นหากบางสิ่งเริ่มต้นที่ 50 องศาเซลเซียสและเสร็จที่ 75 องศาเซลเซียสการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิคือ 75 องศาเซลเซียส - 50 องศาเซลเซียส = 25 องศาเซลเซียสสำหรับการลดลงของอุณหภูมิผลที่ได้คือลบ

ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับการคำนวณประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อคุณจำเป็นต้องทำการแปลงอุณหภูมิ อุณหภูมิทั้งสองจะต้องเป็นฟาเรนไฮต์หรือเซลเซียส หากคุณมีหนึ่งในนั้นแปลงหนึ่งในนั้น หากต้องการเปลี่ยนจากฟาเรนไฮต์เป็นเซลเซียสให้ลบ 32 จากจำนวนในฟาเรนไฮต์คูณผลลัพธ์ด้วย 5 แล้วหารด้วย 9 หากต้องการแปลงจากเซลเซียสเป็นฟาเรนไฮต์ให้คูณจำนวนแรกด้วย 9 แล้วหารด้วย 5 และท้ายที่สุด เพิ่ม 32 ลงในผลลัพธ์ หรือเพียงแค่ใช้เครื่องคิดเลขออนไลน์

การคำนวณการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจากการถ่ายเทความร้อน

หากคุณกำลังทำปัญหาที่ซับซ้อนมากขึ้นเกี่ยวกับการถ่ายเทความร้อนการคำนวณการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมินั้นยากขึ้น สูตรที่คุณต้องการคือ:

การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ = Q / cm

ที่ไหน Q คือความร้อนที่เพิ่มเข้ามา ค เป็นความจุความร้อนจำเพาะของสารและ ม. คือมวลของสารที่คุณกำลังทำให้ร้อนความร้อนมีหน่วยเป็นจูล (J) ความจุความร้อนจำเพาะคือจำนวนจูลต่อกิโลกรัม (หรือกรัม) ° C และมวลอยู่ในหน่วยกิโลกรัม (กิโลกรัม) หรือกรัม (กรัม) น้ำมีความจุความร้อนจำเพาะต่ำกว่า 4.2 J / g ° C ดังนั้นหากคุณเพิ่มอุณหภูมิ 100 กรัมของน้ำโดยใช้ความร้อน 4,200 J คุณจะได้รับ:

การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ = 4200 J ÷ (4.2 J / g ° C × 100 g) = 10 ° C

อุณหภูมิน้ำเพิ่มขึ้น 10 องศาเซลเซียสสิ่งเดียวที่คุณต้องจำไว้คือคุณต้องใช้หน่วยที่สอดคล้องกับมวล หากคุณมีความจุความร้อนจำเพาะเป็น J / g ° C คุณจำเป็นต้องมีมวลของสารเป็นกรัม หากคุณมีหน่วยเป็น J / kg ° C คุณจำเป็นต้องมีมวลของสารเป็นกิโลกรัม