Die Frage nach der Wärme und ihrer Wirkung auf die Wassertemperatur ist aktuell und wichtig. Die Wassertemperatur kann sich unter dem Einfluss verschiedener Faktoren ändern, z. B. durch Hinzufügen von Wärme oder Entfernen von Wärme aus dem System. In diesem Fall betrachten wir eine Situation, in der das 4-Liter-Wasser 168 Wärmeeinheiten erhalten hat.
Um diese Frage zu beantworten, müssen wir wissen, welchen Wärmekoeffizienten das Wasser hat. Der Wärmekapazität-Koeffizient spiegelt die Fähigkeit eines gegebenen Stoffes wider, Wärme zu absorbieren. Das Wasser hat einen großen Koeffizienten, was bedeutet, dass es relativ schnell erhitzt und gekühlt werden kann.
Die Änderung der Wassertemperatur kann durch die Formel berechnet werden: ΔT = Q / (c * m), wobei ΔT die Temperaturänderung ist, Q die Wärmemenge ist, c der Wärmekapazität ist, m die Masse der Substanz ist. In unserem Fall beträgt die Wassermasse 4 Liter.
Daher ist es notwendig, den Wärmekapazität-Koeffizienten des Wassers zu kennen, um die Änderung der Wassertemperatur zu berechnen. Und mit diesen Informationen können wir feststellen, um wie viele Grad die Wassertemperatur gestiegen ist, wenn wir 168 Wärmeeinheiten erhalten haben.
Erhöhung der Wassertemperatur bei Erhalt von 168 Wärmeeinheiten
Um den Anstieg der Wassertemperatur zu berechnen, wenn 168 Wärmeeinheiten erhalten werden, muss die Kapazität des Wasserbehälters berücksichtigt werden.
Angenommen, wir haben ein Wasservolumen von 4 Litern. Um herauszufinden, um wie viele Grad die Wassertemperatur ansteigt, müssen wir die Heizkapazität des Wassers kennen. Nehmen wir an, es ist 1 kcal / Grad Celsius.
Formel zur Berechnung der Änderung der Wassertemperatur bei Wärmegewinnung:
- ∆T - Temperaturänderung in Grad Celsius
- Q - die Menge der erhaltenen Wärme in kcal
- m - Wassermasse in Gramm
- C - Indikator für die Heizkapazität von Wasser
Übersetzen wir 4 Liter Wasser in Gramm, angesichts der Wasserdichte, die ungefähr 1 g / ml entspricht:
4 liter * 1000 ml/liter * 1 g/ml = 4000 gramm
Jetzt können wir die Werte in die Formel einfügen:
∆T = 168 kcal / (4000 g * 1 kcal/g) = 0.042 Grad Celsius
Wenn Sie also 168 Wärmeeinheiten erhalten, steigt die Wassertemperatur um 0.042 Grad Celsius an.
Ursprüngliche Wassertemperatur
Nehmen wir für Berechnungen an, dass die ursprüngliche Wassertemperatur T Grad Celsius beträgt. Wenn Sie wissen, dass Wasser eine Masse von 4 Litern hat und 168 Wärmeeinheiten benötigt werden, können Sie die Formel verwenden:
- Q ist die Anzahl der erhaltenen Wärme (entspricht 168 Einheiten)
- m - Wassermasse (entspricht 4 Litern)
- c ist die spezifische Wärmekapazität von Wasser (in diesem Fall wird das Wasser gleich 1 cal / Deg eingenommen)
- ΔT - Temperaturänderung
Mit dieser Formel können Sie die Temperaturänderung (ΔT) wie folgt ausdrücken:
Wenn wir die Werte ersetzen, erhalten wir:
ΔT = 168 / (4 * 1) = 42 grad
Die ursprüngliche Wassertemperatur beträgt also 42 Grad Celsius.
Wassermenge
Um dieses Problem zu lösen, können wir die Formel verwenden:
- ΔT - Temperaturänderung
- Q ist die Menge der übertragenen Wärme
- m - Wassermasse
- c - spezifische Wärmekapazität von Wasser
Aus der Aufgabenbedingung sind die Werte bekannt:
- Q = 168 einheiten Wärme
- m = 4 l (4000 g)
Die spezifische Wärmekapazität von Wasser c beträgt etwa 4,186 J/ (g · ° C). Wenn wir die Daten in die Formel einfügen, erhalten wir:
| ΔT | = | Q / (m * c) | = | 168 / (4000 * 4,186) |
| ΔT | ≈ | 0.01005 °C |
Somit hat sich die Wassertemperatur um etwa 0.01005 ° C erhöht.
Die Menge der erhaltenen Wärme:
Um die Menge der resultierenden Wärme zu berechnen, müssen Sie die Änderung der Temperatur und des Volumens der Substanz kennen.
In diesem Fall kam es bei Erhalt von 168 Wärmeeinheiten zu einem Anstieg der Wassertemperatur mit einem Volumen von 4 Litern. Wir müssen feststellen, um wie viele Grad die Wassertemperatur gestiegen ist.
Berechnung des Temperaturanstiegs
Um den Anstieg der Wassertemperatur mit einem Volumen von 4L zu berechnen, wenn 168 Wärmeeinheiten erhalten werden, muss die Formel verwendet werden:
- Q - Wärmemenge
- m ist die Masse der Substanz
- c - spezifische Wärmekapazität des Stoffes
- ΔT - Temperaturänderung
Zuerst müssen Sie eine Menge Wasser finden. Da die Dichte des Wassers 1 g / cm3 beträgt, beträgt die Masse 4000 g.
Die spezifische Wärmekapazität des Wassers beträgt etwa 4,186 J/ (g · ° C).
Ersetze die resultierenden Werte in die Formel:
168 J = 4000 g * 4,186 J/(g*°C) * ΔT
Wenn wir die Gleichung lösen, finden wir ΔT:
ΔT = 168 J / (4000 g * 4,186 J/(g·°C)) ≈ 0,01 °C
So stieg die Wassertemperatur um etwa 0,01 Grad Celsius an.
Die endgültige Wassertemperatur
Um die endgültige Wassertemperatur zu berechnen, müssen Sie die Anfangstemperatur und die Menge der resultierenden Wärme kennen.
Angenommen, die anfängliche Wassertemperatur beträgt T Grad Celsius. Wenn das Wasser ein Volumen von V hat und q der Wärmeeinheiten darauf wirkt, kann die resultierende Temperatur mit der folgenden Formel gefunden werden:
- Wir finden die Menge an Wärme, die benötigt wird, um die Wassertemperatur um 1 Grad Celsius zu erhöhen. Verwenden wir dazu die Formel Q = m * c, wobei m die Masse von Wasser ist und c die spezifische Wärmekapazität von Wasser ist.
- Berechnen wir die Menge an Wärme, die benötigt wird, um die Temperatur um T Grad Celsius zu erhöhen, indem wir die Formel Q = q - m * c * T verwenden.
- Berechnen wir die Temperaturänderung anhand der Formel ΔT = Q / (m * c), wobei ΔT die Temperaturänderung ist und Q die Wärmemenge ist.
- Die resultierende Temperatur entspricht der Anfangstemperatur plus der Temperaturänderung: T' = T + ΔT.
Also, um die endgültige Wassertemperatur von 4 l zu finden, wenn 168 Wärmeeinheiten erhalten werden, müssen Sie die Berechnungen mit den obigen Formeln durchführen.
