Soortelijke warmte is de hoeveelheid warmte per massa-eenheid die nodig is om de temperatuur van een materiaal met één graad Celsius of Kelvin te verhogen. Deze drie specifieke warmte-voorbeeldopgaven laten zien hoe je de specifieke warmte van een materiaal kunt vinden of andere informatie over de specifieke warmte.

Specifieke-warmtevergelijking

De vergelijking die het meest wordt geassocieerd met specifieke warmte is

Q = mcΔT

waar
Q = warmte-energie
m = massa
c = soortelijke warmte
ΔT = verandering in temperatuur = (Tfinal – Tinitial)

Een goede manier om deze formule te onthouden is Q = “em cat”

Basically, wordt deze vergelijking gebruikt om de hoeveelheid warmte te bepalen die aan een materiaal wordt toegevoegd om de temperatuur enigszins te verhogen (of de hoeveelheid die verloren gaat als het materiaal afkoelt).

Deze vergelijking geldt alleen voor materialen die in dezelfde materie-toestand blijven (vast, vloeibaar of gas) als de temperatuur verandert. Faseveranderingen vereisen extra energie-overwegingen.

Specifieke warmte Voorbeeldprobleem – Vind de hoeveelheid warmte

Vraag: Een blokje lood van 500 gram wordt verwarmd van 25 °C tot 75 °C. Hoeveel energie was er nodig om het lood te verwarmen? De soortelijke warmte van lood is 0,129 J/g°C.

Oplossing: Laten we eerst de variabelen die we kennen.

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

Plug deze waarden in de soortelijke warmtevergelijking van hierboven.

Q = mcΔT

Q = (500 gram)-(0,129 J/g°C)-(50 °C)

Q = 3225 J

Antwoord: Er was 3225 joule energie nodig om het loden blokje te verwarmen van 25 °C tot 75 °C.

Specifieke warmte Voorbeeldopgave – Bepaal de Soortelijke Warmte

Vraag: Een metalen kogel van 25 gram wordt met 2330 joule energie 200 °C verhit. Wat is de soortelijke warmte van het metaal?

Oplossing: Geef een opsomming van de gegevens die we weten.

m = 25 gram
ΔT = 200 °C
Q = 2330 J

Plaats deze in de soortelijke warmtevergelijking.

Q = mcΔT

2330 J = (25 g)c(200 °C)

2330 J = (5000 g °C)c

Deel beide zijden door 5000 g °C

c = 0,466 J/g °C

Antwoord: De soortelijke warmte van het metaal is 0,466 J/g°C.

Specifieke warmte Voorbeeldprobleem – Vind de begintemperatuur

Vraag: Een heet stuk koper van 1 kg laat men afkoelen tot 100°C. Als het koper 231 kJ aan energie heeft afgegeven, wat was dan de begintemperatuur van het koper? De soortelijke warmte van koper is 0,385 J/g°C.

Oplossing: Zet onze gegeven variabelen op een rijtje:

m = 1 kg
Tfinal = 100 °C
Q = -231 kJ (Het negatieve teken komt omdat het koper afkoelt en energie verliest.)
c = 0,385 J/g°C

We moeten onze eenheden consistent maken met de soortelijke warmte-eenheden, dus laten we de eenheden voor massa en energie omrekenen.

m = 1 kg = 1000 gram

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

Plug deze waarden in de formule voor soortelijke warmte.

Q = mcΔT