Måter å måle varmekapasitet

En viss mengde energi vil varme en kjele med vann fra romtemperatur til koking. Den samme mengde tilført en hel badekar full av vann vil øke temperaturen med ikke mer enn et par grader. Varmekapasiteten - mengden av varmeenergi som kreves for å heve temperaturen av en gjenstand ved en bestemt mengde - er direkte proporsjonal med massen av objektet. Det avhenger også av en fysisk egenskap av stoffet kalles spesifikk varme. Den mengden energi som kreves for å varme et gram gull med én grad vil ikke heve et gram vann med én grad. Vann har en høyere spesifikk varme.

Spesifikk varme

Spesifikk varme er en iboende egenskap av et stoff og er uavhengig av sin masse. Det er mengden av energi som kreves for å heve temperaturen av en bestemt masse av stoffet ved en grad Celsius, og er vanligvis uttrykt i joule per gram. Gold har en spesifikk varme av 0,129, mens vann spesifikke varme er 4,179.

Varmekapasitet

Det er et meget enkelt forhold mellom varmekapasitet og spesifikk varme. Den spesifikke varme multiplisert med massen, i gram, er den varmekapasitet. Varmekapasiteten av ett kilo vann er 4179 joule / grader Celsius. Det er en enkel sak å lete opp den spesifikke varmen av noen kjent stoff, måle dens masse, og beregne varmekapasitet. Hvis du ikke vet hva stoffet er, og må måle det direkte, vil dette kreve mer innsats.

Mål

For å bestemme varmekapasitet eller spesifikk varme av et ukjent stoff, er alt du trenger å gjøre måle massen av stoffet, legge varmeenergi til det, måle hvor mye varme du legger til, og deretter måle mengden av som temperaturen stiger . Å måle massen og endringen i temperatur er meget enkel. Å bestemme nøyaktig hvor mye varme tilføres til systemet er et mer utfordrende problem. Du kan ikke bruke gassbrenner, fordi du ikke vet hvor mange joule energi den produserer, og hvor mye som er tapt til luft. Du trenger en presis og nøyaktig måte å måle nøyaktig hvor mye varme som kreves for å øke substans ved et bestemt antall grader.

Elektrisitet

Kraft er energi over tid, og en watt er lik en joule per sekund. Kraft i en elektrisk krets er også lik produktet av strømstyrke og spenning. Hvis du varme opp stoffet med et varmeelement i en elektrisk krets utstyrt med et amperemeter og en voltimeter, kan du bestemme hvor mye makt, i watt, ved å multiplisere strømstyrke ganger spenning. Registrere antall sekunder som er nødvendige for å heve temperaturen av stoffet ved en grad Celsius. Multipliser dette beløpet av tid ved makten, og du vil ha den mengden energi som brukes, som er varmekapasiteten på prøve. Husk at varmekapasiteten er avhengig av massen av faget. Del av masse, i gram, for å fastslå den spesifikke varmen av stoffet.

Vann

En annen metode anvender et kjent varmekapasitet til å måle en ukjent. En kilo vann har en varmekapasitet på 4179 joule / grader Celsius. Registrere temperaturen av et kilo vann. Tilsette en kjent masse av en annen substans ved en høyere temperatur og vente til temperaturen er kommet til en likevekt og registrere endring i temperatur. Bruk en godt isolert beholder, eller du vil miste varme og nøyaktighet. Anta at den endelige likevektstemperatur er 10 grader høyere enn vannet var ved begynnelsen. Du vet at det nye stoffet må ha formidlet 41,790 joule til vannet, og tapte så mye i seg selv. Del 41790 av endringen i temperaturen på det nye stoffet i grader Celsius, og du vil ha stoffenes varmekapasitet. Dividere med masse for å få spesifikk varme.