比熱は、物質の温度を摂氏またはケルビン 1 度上げるのに必要な単位質量あたりの熱量です。これらの 3 つの比熱の例の問題は、材料の比熱または比熱に関連するその他の情報を見つける方法を示します。
比熱方程式
比熱に最も一般的に関連する式は
Q =mcΔT
どこ
Q =熱エネルギー
m =質量
c =比熱
ΔT =温度変化 =(Tfinal – Tイニシャル )
この公式を覚える良い方法は、Q =“em cat” です
基本的に、この方程式は、温度をある程度上昇させるために材料に加えられる熱量 (または材料が冷えるにつれて失われる量) を決定するために使用されます。
この方程式は、温度が変化しても同じ状態 (固体、液体、または気体) にとどまる材料にのみ適用されます。相変化には、追加のエネルギーの考慮が必要です。
比熱の例題 – 熱量を求める
質問 :500 グラムの立方体の鉛を 25 °C から 75 °C に加熱します。リードを加熱するのに必要なエネルギーは?鉛の比熱は 0.129 J/g°C です。
解決策 :まず、知っている変数を見てみましょう。
m =500 グラム
c =0.129 J/g°C
ΔT =(T最終 – Tイニシャル ) =(75 °C – 25 °C) =50 °C
これらの値を上記の比熱方程式に当てはめます。
Q =mcΔT
Q =(500 グラム)·(0.129 J/g°C)·(50 °C)
Q =3225 J
答え :鉛の立方体を 25 °C から 75 °C に加熱するには、3225 ジュールのエネルギーが必要でした。
比熱の例題 – 比熱を求める
質問: 25 グラムの金属球は、2330 ジュールのエネルギーで 200 °C に加熱されます。金属の比熱は?
解決策 :私たちが知っている情報を挙げてください。
m =25 グラム
ΔT =200℃
Q =2330 J
これらを比熱方程式に入れます。
Q =mcΔT
2330 J =(25 g)c(200 °C)
2330 J =(5000 g°C)c
両辺を 5000 g°C で割る
c =0.466 J/g°C
答え :金属の比熱は 0.466 J/g°C です。
比熱の例題 – 初期温度を見つける
質問: 熱した 1 kg の銅の塊を 100°C まで冷却します。銅が 231 kJ のエネルギーを放出した場合、銅の初期温度は何度でしたか?銅の比熱は 0.385 J/g°C です。
解決策 :指定された変数をリストします:
メートル =1 キロ
Tファイナル =100℃
Q =-231 kJ (負の符号は、銅が冷却されてエネルギーを失っているためです。)
c =0.385 J/g°C
単位を比熱単位と一致させる必要があるため、質量とエネルギーの単位を変換しましょう。
m =1 kg =1000 グラム
1kJ＝1000J
Q =-231 kJ · (1000 J/kJ) =-231000 J
これらの値を比熱式に当てはめます。
Q =mcΔT
-231000 J =1000 g · (0.385 J/g°C) · ΔT
-231000 J =385 J/°C · ΔT
ΔT =-600 °C
ΔT =(T最終 – Tイニシャル )
ΔT と Tfinal の値を挿入します .
-600 °C =(100 °C – Tinitial )
方程式の両辺から 100 °C を引きます。
-600 °C – 100 °C =– Tinitial
-700 °C =– T初期
Tイニシャル =700℃
答え :銅塊の初期温度は 700 °C でした。
