Einer der Hauptparameter, der eine Substanz charakterisiert, ist ihre spezifische Wärmekapazität. Die spezifische Wärmekapazität gibt an, wie viel Energie aus der Masseneinheit einer Substanz übertragen oder extrahiert werden muss, um ihre Temperatur um 1 Grad Celsius zu ändern.
Im Falle von Eis beträgt die spezifische Wärmekapazität etwa 2,1 J/(g · ° C). Dies bedeutet, dass 2,1 J Energie benötigt wird, um die Temperatur von 1 Gramm Eis um 1 Grad Celsius zu erhöhen. Und wenn es um 1 Grad Celsius abgekühlt wird, muss die gleiche Menge an Energie aus dem Eis extrahiert werden.
Nun, um zu bestimmen, wie viel 40 Kilogramm Eis bei der Entfernung von 400 KJ Wärme abgekühlt wird, müssen Sie die spezifische Wärmekapazität und die Eismasse berücksichtigen. Teilen wir die Menge der übertragenen Wärme (400 KJ) durch die spezifische Wärmekapazität (2,1 J/(g · ° C)), dies gibt uns eine Temperaturänderung von 1 Gramm Eis. Dann multiplizieren wir den resultierenden Wert mit der Eismasse (40 kg), um zu bestimmen, wie viel die gesamte Eismenge abgekühlt wird.
Wie viel wird 40 kg Eis abkühlen, wenn 400 kj Wärme erzeugt wird?
Um die Menge an Wärme zu bestimmen, die zum Kühlen oder Erwärmen einer Substanz benötigt wird, wird eine Formel verwendet:
Q = mcΔT
- Q - Wärmemenge;
- m - masse der Substanz;
- c - spezifische Wärmekapazität des Stoffes;
- ΔT - Temperaturänderung.
In diesem Fall ist die ursprüngliche Substanz Eis. Die spezifische Wärmekapazität von Eis ist gleich 2090 J/(kg·°C).
Mit dieser Formel können Sie bestimmen, wie viel Eis abgekühlt wird, wenn 400 KJ (400.000 J) Wärme erzeugt wird.
Lösen wir die Gleichung, indem wir die bekannten Werte ersetzen:
400 000 = (40 kg) * (2090 J/(kg·°C)) * ΔT
ΔT = 400.000 / (40 kg * 2090 J/(kg·°C))
Auf diese Weise wird 40 kg Eis bei etwa 4,8 ° C abgekühlt, wenn 400 KJ Wärme erzeugt wird.
Die Menge der übertragenen Wärme
Die Menge der übertragenen Wärme kann durch eine Gleichung bestimmt werden:
Q = mcΔT
- Q - wärmemenge (in Joule);
- m - masse der Substanz (in Kilogramm);
- c - spezifische Wärmekapazität des Stoffes (in Joule pro Kilogramm pro Celsius);
- ΔT - Temperaturdifferenz vor und nach der Wärmeübertragung (in Grad Celsius).
In diesem Fall wissen wir, dass die Eismasse 40 kg beträgt und die Menge der übertragenen Wärme 400 KJ (400 000 J) beträgt. Die Herausforderung besteht darin, die Temperaturänderung (ΔT) des Eises zu bestimmen.
Mit bekannten Werten können wir die Gleichung neu schreiben:
400 000 = 40 * c * ΔT
Es ist notwendig, ΔT auszudrücken:
ΔT = 400 000 / (40 * c)
Für weitere Berechnungen benötigen wir Kenntnisse über die spezifische Wärmekapazität von Eis. Die spezifische Wärmekapazität von Eis beträgt ungefähr 2,09 J / g ° C. Übersetzen wir diesen Wert in Joule pro Kilogramm pro Grad Celsius:
2,09 J/g°C = 2,09 * 10 3 J/kg°C = 2,09 * 10 3 J/kg°C = 2,09 * 10 3 J/kg°C
Wir ersetzen die erhaltenen Werte:
ΔT = 400 000 / (40 * 2,09 * 10 3 ) ≈ 4,81 grad Celsius
Somit beträgt die übertragene Wärmemenge ungefähr 4,81 Grad Celsius.
Masse und Temperatur der Substanz
Die Temperatur des Stoffes hingegen spiegelt den Grad der Erwärmung oder Kühlung des Stoffes wider und kann sich abhängig von den äußeren Bedingungen ändern. Die Temperatur wird in Grad Celsius (°C) oder Kelvin (K) gemessen.
Wenn eine Substanz von einem Zustand in einen anderen übergeht, wie zum Beispiel beim Schmelzen von Eis, bleibt die Masse der Substanz unverändert, aber ihre Temperatur kann sich ändern. Zum Beispiel, um 40 kg Eis abzukühlen, ist es notwendig, eine bestimmte Menge an Wärme daraus zu ziehen. In diesem Fall 400 kj Wärme.
Das Studium der Masse und Temperatur einer Substanz ermöglicht es Ihnen, ihre Eigenschaften und ihr Verhalten unter verschiedenen Bedingungen zu verstehen. Sie sind die Hauptparameter, die den physischen Zustand einer Substanz und ihre potenziellen Fähigkeiten bestimmen, wie zum Beispiel die Fähigkeit, sich zu kühlen oder zu erwärmen.
Eigenschaften von Eis
1. Die Wärmekapazität des Eises. Eis hat eine hohe Wärmekapazität, was bedeutet, dass es viel Wärme benötigt, um es zu erhitzen oder abzukühlen. Diese Eigenschaft macht Eis zu einem effektiven Kältespeicher und ermöglicht es ihm, seine Temperatur für eine lange Zeit zu halten.
2. Schmelzen und Aushärten. Eis hat einen Schmelzpunkt bei 0 Grad Celsius und einen Erstarrungspunkt bei der gleichen Temperatur. Beim Übergang von flüssigem Wasser zu Eis wird eine bestimmte Menge an Wärme freigesetzt oder absorbiert.
| Eigenschaft | Bedeutung |
|---|---|
| Dichte des Eises | 917 kg/m3 |
| Schmelzpunkt von Eis | 0 °C |
| Eishärtungstemperatur | 0 °C |
| Spezifische Schmelzwärme | 334 KJ/kg |
| Spezifische Kristallisationswärme | 334 KJ/kg |
| Wärmekapazität | 2.09 KJ·kg*°C |
3. Spezifische Schmelzwärme und Kristallisation. Das Eis schmilzt bei einer konstanten Temperatur von 0 Grad Celsius und härtet bei gleicher Temperatur aus. Beim Schmelzen und Kristallisieren von Eis wird eine bestimmte Menge an Wärme absorbiert / freigesetzt. Die spezifische Schmelz- und Kristallisationswärme von Eis beträgt 334 KJ / kg.
Eis ist eines der am häufigsten verwendeten und untersuchten Materialien. Seine einzigartigen Eigenschaften machen es nützlich und nützlich für eine Vielzahl von Lebensbereichen, einschließlich Industrie, Wissenschaft und Lebensbedingungen.
Physischer Prozess
Beim Schmelzen absorbiert das Eis Wärme, was zu einer Abkühlung führt. Somit wird die Ausscheidung von 400 kj Wärme aus 40 kg Eis das Eis abkühlen und seine Temperatur reduzieren.
Um zu berechnen, wie viel Eis abgekühlt wird, wenn 400 KJ Wärme erzeugt wird, können Sie die Gleichung des thermischen Gleichgewichts verwenden:
| Eingabe | |
| Q = m * L | Q = m * c * ΔT |
- Q - abgeleitete Wärme (400 KJ)
- m - Eismasse (40 kg)
- L - spezifische Eisschmelzwärme (334 KJ/kg)
- c - spezifische Eiswärmekapazität (2,09 kj/(kg × ° C))
- ΔT - Änderung der Eistemperatur (°C)
Wenn Sie die Gleichung lösen, können Sie eine Änderung der Eistemperatur finden:
| Q = m * L | 400 KJ = 40 kg * 334 KJ/kg |
| 400 KJ = 13360 KJ | ΔT = Q / (m * c) |
| ΔT = 13360 KJ / (40 kg * 2,09 KJ/(kg×°C)) | |
| ΔT ≈ 160,29 °C |
Wenn also 400 KJ Wärme aus 40 kg Eis entfernt wird, wird seine Temperatur um etwa 160,29 ° C abgekühlt.
Berechnungsergebnisse
Gemäß der Bedingung der Aufgabe ist es notwendig zu bestimmen, wie viel 40 kg Eis bei der Ableitung von 400 kj Wärme abgekühlt wird.
Mit der Formel Q = mcΔT, wobei Q die Wärmemenge ist, m die Masse des Stoffes ist, c die spezifische Wärmekapazität ist, ΔT die Temperaturänderung ist, können Sie dieses Problem lösen.
In diesem Fall ist das Eisgewicht m = 40 kg, die Wärmemenge Q = 400 KJ, die spezifische Wärmekapazität des Eises c ≈ 2.109 J / g * ° C (aus bekannten Daten).
Wenn wir die Werte in die Formel einfügen, erhalten wir: 400 KJ = 40 kg * 2.109 J / g • ° C • ΔT.
Wenn wir ΔT berechnen, erhalten wir: ΔT ≈ 190 ° C. Somit wird das Eis bei der Ableitung von 400 KJ Wärme um etwa 190 ° C abgekühlt.
