Die spezifische Wärme ist die Wärmemenge pro Masseneinheit, die benötigt wird, um die Temperatur eines Materials um ein Grad Celsius oder Kelvin zu erhöhen. Diese drei Beispielprobleme zur spezifischen Wärme zeigen, wie man die spezifische Wärme eines Materials oder andere Informationen zur spezifischen Wärme findet.

Gleichung der spezifischen Wärme

Die Gleichung, die am häufigsten mit der spezifischen Wärme in Verbindung gebracht wird, lautet

Q = mcΔT

wobei
Q = Wärmeenergie
m = Masse
c = spezifische Wärme
ΔT = Temperaturänderung = (Tfinal – Tinitial)

Eine gute Möglichkeit, sich diese Formel zu merken, ist Q = „em cat“

Grundlegend, wird diese Gleichung verwendet, um die Wärmemenge zu bestimmen, die einem Material zugeführt wird, um die Temperatur um einen bestimmten Betrag zu erhöhen (oder die Menge, die beim Abkühlen des Materials verloren geht).

Diese Gleichung gilt nur für Materialien, die bei Temperaturänderungen im gleichen Aggregatzustand (fest, flüssig oder gasförmig) bleiben. Phasenänderungen erfordern zusätzliche Energiebetrachtungen.

Spezifische Wärme Beispielproblem – Finden Sie die Wärmemenge

Frage: Ein 500-Gramm-Würfel aus Blei wird von 25 °C auf 75 °C erhitzt. Wie viel Energie wurde benötigt, um das Blei zu erwärmen? Die spezifische Wärme von Blei beträgt 0,129 J/g°C.

Lösung: Setzen wir zunächst die Variablen ein, die wir kennen.

m = 500 Gramm
c = 0,129 J/g°C
ΔT = (Tfinal – Tinitial) = (75 °C – 25 °C) = 50 °C

Setzen Sie diese Werte in die spezifische Wärmegleichung von oben ein.

Q = mcΔT

Q = (500 Gramm)-(0,129 J/g°C)-(50 °C)

Q = 3225 J

Antwort: Es wurden 3225 Joule Energie benötigt, um den Bleiwürfel von 25 °C auf 75 °C zu erhitzen.

Spezifische Wärme Beispielproblem – Finden Sie die spezifische Wärme

Frage: Eine 25 Gramm schwere Metallkugel wird mit einer Energie von 2330 Joule auf 200 °C erhitzt. Wie groß ist die spezifische Wärme des Metalls?

Lösung: Listen Sie die uns bekannten Informationen auf.

m = 25 Gramm
ΔT = 200 °C
Q = 2330 J

Setzen Sie diese in die Gleichung für die spezifische Wärme ein.

Q = mcΔT

2330 J = (25 g)c(200 °C)

2330 J = (5000 g°C)c

Dividiere beide Seiten durch 5000 g°C

c = 0,466 J/g°C

Antwort: Die spezifische Wärme des Metalls beträgt 0,466 J/g°C.

Spezifische Wärme Beispielproblem – Finden Sie die Anfangstemperatur

Frage: Ein heißer 1 kg schwerer Kupferbrocken wird auf 100°C abgekühlt. Wenn das Kupfer 231 kJ Energie abgegeben hat, wie hoch war dann die Anfangstemperatur des Kupfers? Die spezifische Wärme von Kupfer beträgt 0,385 J/g°C.

Lösung: Gib die gegebenen Variablen an:

m = 1 kg
Endtemperatur = 100 °C
Q = -231 kJ (Das negative Vorzeichen kommt daher, dass das Kupfer abkühlt und Energie verliert.)
c = 0,385 J/g°C

Wir müssen unsere Einheiten mit den Einheiten für die spezifische Wärme in Einklang bringen, also rechnen wir die Einheiten für Masse und Energie um.

m = 1 kg = 1000 Gramm

1 kJ = 1000 J
Q = -231 kJ – (1000 J/kJ) = -231000 J

Tragen Sie diese Werte in die Formel für die spezifische Wärme ein.

Q = mcΔT