Bleistangen - ein beliebtes Material, das häufig in verschiedenen Branchen und in der wissenschaftlichen Forschung verwendet wird. Bei der Arbeit mit einem solchen Material kann es notwendig sein, es auf eine bestimmte Temperatur zu erhitzen. In diesem Artikel werden wir untersuchen, wie viel Wärme benötigt wird, um einen 35 kg schweren Bleistab um 35 ° C zu erwärmen.
Warm ist eine Form von Energie, die beim Übergang von Wärmestrahlung, Durchführung oder Konvektion von Objekt zu Objekt übertragen wird. Um die zum Erhitzen des Bleistabes benötigte Wärmemenge zu berechnen, verwenden wir die Formel:
Q = mcΔT,
wo Q - Wärmemenge, m - gewicht des Bleistabes, c - spezifische Bleiwärmekapazität und ΔT - Temperaturänderung.
Problemfrage zum Heizen eines Bleistabes
Die Aufgabe besteht darin, einen 35 kg schweren Bleistab um 35 ° C zu erhitzen. Die Frage ist, wie viel Wärme für diesen Prozess benötigt wird. Um dieses Problem zu lösen, müssen die Wärmeübertragungsgesetze und die physikalischen Eigenschaften von Blei verwendet werden.
Die Wärmeübertragung erfolgt in diesem Fall durch Wärmeleitfähigkeit. Wärmeleitfähigkeit ist die Fähigkeit eines Stoffes, Wärme von einem Bereich mit höherer Temperatur zu einem Bereich mit niedrigerer Temperatur zu leiten. Die Dichte von Blei beträgt 11,4 g / cm3 und seine spezifische Wärmekapazität beträgt 0,129 j / (g · ° C).
Verwenden Sie die Formel, um das Problem zu lösen:
- Q - Wärmemenge,
- m - die Masse der Substanz (in diesem Fall der Bleistange),
- c - spezifische Wärmekapazität des Stoffes,
- ΔT - Temperaturänderung.
Wenn wir die bekannten Werte in die Formel einfügen, erhalten wir:
Q = 35 kg × 0,129 J/(g *°C) × 35°C.
Nach Durchführung der erforderlichen Berechnungen erhalten wir die endgültige Menge an Wärme, die zum Erwärmen des Bleistabes benötigt wird.
Die Ausgangsdaten der Aufgabe zum Heizen eines Bleistabes
Bei dieser Aufgabe müssen wir die Wärmemenge bestimmen, die benötigt wird, um einen 35 kg schweren Bleistab um 35 ° C zu erwärmen.
Es ist bekannt, dass eine bestimmte Menge an Wärme benötigt wird, um eine Substanz zu erwärmen, die durch die Formel berechnet werden kann:
- Q ist die Wärmemenge, ausgedrückt in Joule (J);
- m ist die Masse der Substanz, ausgedrückt in Kilogramm (kg);
- c ist die spezifische Wärmekapazität des Stoffes, ausgedrückt in Joule pro Kilogramm pro Grad Celsius (J / kg · ° C);
- ΔT ist eine Temperaturänderung, ausgedrückt in Grad Celsius (°C).
Für Blei beträgt die spezifische Wärmekapazität ungefähr 129 J / kg * ° C. Wir ersetzen die Daten in die Formel:
| Wert | Bedeutung |
|---|---|
| masse (m) | 35 kg |
| spezifische Wärmekapazität (c) | 129 J/kg*°C |
| temperaturänderung (ΔT) | 35°C |
Jetzt können wir die Wärmemenge (Q) anhand der Formel berechnen:
Q = 35 kg * 129 J/kg*°C * 35°C = 159825 Joule
So werden etwa 1.598.25 Joule Wärme benötigt, um einen 35 kg schweren Bleistab um 35 ° C zu erhitzen.
Die Formel zur Berechnung des thermischen Verbrauchs
Die folgende Formel kann verwendet werden, um den thermischen Verbrauch zu berechnen, der zum Erhitzen eines Bleistabes erforderlich ist:
Q = mCΔT
- Q - thermische Aufnahme, ausgedrückt in Kalorien (kcal) oder Joule (J);
- m - körpergewicht, ausgedrückt in Gramm (g) oder Kilogramm (kg);
- C - spezifische Wärmekapazität des Stoffes, ausgedrückt in Kalorien pro Grad Celsius (Cal / ° C) oder in Joule pro Grad Celsius (J / ° C);
- ΔT - temperaturänderung, ausgedrückt in Grad Celsius (°C).
Zum Beispiel, um den thermischen Verbrauch eines 35 kg schweren Bleistabs bei 35°C zu berechnen:
Q = 35000 g × C × 35°C
Berechnung der Heizgeschwindigkeit des Bleistabes
Für die Berechnung der Heizgeschwindigkeit eines Bleistabes müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Erstens, die Masse und Wärmekapazität des Materials sowie die Anfangs- und Endtemperatur. Zweitens ist es notwendig, den Wärmeaustausch mit der Umgebung zu berücksichtigen.
Die folgende Formel wird verwendet, um die zum Erhitzen eines Bleistabes erforderliche Wärmemenge zu bestimmen:
- Q ist die in Joule (J) angegebene Wärmemenge
- m - das Gewicht des Bleistabes, angegeben in Kilogramm (kg)
- c ist die spezifische Bleiwärmekapazität, ungefähr gleich 0,13 J/(g * °C)
- ΔT - Temperaturänderung in Grad Celsius (°C)
Indem Sie die Werte in die Formel einfügen, können Sie die Menge an Wärme berechnen, die benötigt wird, um einen Bleistab mit einem Gewicht von 35 kg um 35 ° C zu erwärmen:
Q = 35 kg * 0.13 J/(G * °C) * 35°C = 161.75 KJ
Um nun die Heizgeschwindigkeit des Bleistabes zu berechnen, müssen Sie die Zeit kennen, in der die Erwärmung stattfindet. Die Heizgeschwindigkeit kann mit der folgenden Formel ermittelt werden:
- V ist die Heizgeschwindigkeit, die in Joule pro Sekunde (J/s) eingestellt ist
- Q ist die in Joule (J) angegebene Wärmemenge
- t - Aufheizzeit in Sekunden (s) eingestellt
Ersetzen Sie den Wert Q = 161.75 KJ und angenommen, die Aufheizzeit beträgt 60 Sekunden, kann die Aufheizgeschwindigkeit des Bleistabes berechnet werden:
V = 161.75 KJ / 60 s = 2.696 KJ/s
Somit beträgt die Heizgeschwindigkeit eines 35 kg schweren Bleistabes bei 35 ° C ungefähr 2.696 KJ / s.
In diesem Fall beträgt das Gewicht des Bleistabes 35 kg und die Temperaturänderung beträgt 35 ° C. Um die Wärmemenge zu berechnen, müssen Sie die spezifische Wärmekapazität des Bleis kennen. Die spezifische Bleiwärmekapazität beträgt etwa 130 J·kg* ° C.
Um die zum Erhitzen des Bleistabes benötigte Wärmemenge um 35 ° C zu berechnen, muss daher die Masse der Stange mit der Temperaturänderung und der spezifischen Wärmekapazität multipliziert werden:
Q = 35 kg * 35°C * 130 J/kg*°C = 161 750 J.
Um einen 35 kg schweren Bleistab um 35 ° C zu erwärmen, benötigen Sie also 161.750 J Wärme.
