Ominaislämpö on lämpömäärä massayksikköä kohti, joka tarvitaan aineen lämpötilan nostamiseen yhdellä celsius- tai kelvinasteella. Näissä kolmessa ominaislämpöesimerkkitehtävässä näytetään, miten materiaalin ominaislämpö tai muut ominaislämpöön liittyvät tiedot löydetään.

Ominaislämmön yhtälö

Ominaislämpöön yleisimmin liittyvä yhtälö on

Q = mcΔT

jossa
Q = lämpöenergia
m. = massa
c = ominaislämpö
ΔT = lämpötilan muutos = (Tloppu – Tinalku)

Hyvä tapa muistaa tämä kaava on Q = ”em kissa”

Periaatteessa, tätä yhtälöä käytetään määrittämään lämpömäärä, joka lisätään materiaaliin lämpötilan nostamiseksi jonkin verran (tai määrä, joka menetetään materiaalin jäähtyessä).

Tämä yhtälö pätee vain materiaaleihin, jotka pysyvät samassa olomuodossa (kiinteä, neste tai kaasu) lämpötilan muuttuessa. Faasimuutokset vaativat lisäenergian tarkastelua.

Kohtainen lämpö Esimerkkitehtävä – Etsi lämpömäärä

Kysymys: 500 gramman lyijykuutio kuumennetaan 25 °C:sta 75 °C:een. Kuinka paljon energiaa tarvittiin lyijyn lämmittämiseen? Lyijyn ominaislämpö on 0,129 J/g °C.

Ratkaisu: Tarkastellaan ensin muuttujia, jotka tiedämme.

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

Taivutetaan nämä arvot yllä olevaan ominaislämmön yhtälöön.

Q = mcΔT

Q = (500 grammaa)-(0,129 J/g°C)-(50 °C)

Q = 3225 J

Vastaus: Lyijykuution lämmittämiseen 25 °C:sta 75 °C:een kului 3225 Joulea energiaa.

Ominaislämpö Esimerkkitehtävä – Etsi ominaislämpö

Kysymys: 25 gramman metallipalloa lämmitetään 200 °C:n lämpötilaan 2330 Joulea energiaa. Mikä on metallin ominaislämpö?

Ratkaisu: Luettele tiedossa olevat tiedot.

m = 25 grammaa
ΔT = 200 °C
Q = 2330 J

Sijoita nämä ominaislämmön yhtälöön.

Q = mcΔT

2330 J = (25 g)c(200 °C)

2330 J = (5000 g°C)c

Jaa molemmat puolet 5000 g°C:lla

c = 0,466 J/g°C

Vastaus: Metallin ominaislämpö on 0,466 J/g°C.

Ominaislämpö Esimerkkitehtävä – Etsi alkulämpötila

Kysymys: Kuuman 1 kg:n kuparikappaleen annetaan jäähtyä 100 °C:een. Jos kupari luovutti 231 kJ energiaa, mikä oli kuparin alkulämpötila? Kuparin ominaislämpö on 0,385 J/g°C.

Ratkaisu: Luettele annetut muuttujamme:

m = 1 kg
Tfinal = 100 °C
Q = -231 kJ (Negatiivinen merkki johtuu siitä, että kupari jäähtyy ja menettää energiaa.)
c = 0,385 J/g°C

Yksikkömme on saatava yhdenmukaisiksi ominaislämpöyksiköiden kanssa, joten muunnetaan massa- ja energiayksiköt.

m = 1 kg = 1000 grammaa

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

Sijoitetaan nämä arvot ominaislämmön kaavaan.

Q = mcΔT