Einer der Hauptparameter, der die physikalischen Eigenschaften eines Stoffes bestimmt, ist seine Wärmekapazität. Wenn sich die Körpertemperatur ändert, wird Wärmeenergie übertragen oder absorbiert. In diesem Artikel werden wir uns einen konkreten Fall ansehen, nämlich wie viel Energie beim Abkühlen eines 600 g großen Kupferstücks um 250 ° C freigesetzt wurde.
Kupfer ist ein ausgezeichneter Leiter für Wärme und Strom. Seine Wärmekapazität beträgt etwa 0,39 J / g · ° C. Um dieses Problem zu lösen, müssen wir die Masse und die Anfangstemperatur eines Kupferstücks berücksichtigen.
Um die Menge an freigesetzter Energie zu berechnen, wenn ein Kupferstück mit einem Gewicht von 600 g bei 250 ° C abgekühlt wird, muss daher die Wärmekapazität mit der Masse und der Temperaturdifferenz multipliziert werden. In diesem Fall beeinflusst die Temperaturdifferenz zwischen dem Anfangswert (250 ° C) und dem Endwert (z. B. Raum) die Menge der freigesetzten Energie.
Wie viel Energie wurde beim Abkühlen eines Kupferstücks freigesetzt?
Wenn ein Stück Kupfer abgekühlt ist, gibt es eine bestimmte Menge an Energie ab. Um diese Menge zu bestimmen, müssen Sie das Gewicht des Kupfers und den Temperaturunterschied vor und nach dem Abkühlen berücksichtigen.
Angenommen, wir haben ein Stück Kupfer mit einem Gewicht von 600 g und seine Temperatur war ursprünglich 250 ° C. Wir gehen davon aus, dass die Umgebung eine Temperatur von Null hat, so dass ein Stück Kupfer nur abkühlen kann.
Um Kupfer zu kühlen, kann das Energiespar-Gesetz verwendet werden. Die Formel zur Berechnung der Kühlenergie lautet wie folgt:
| Q = m * c * ΔT |
- Q - die Menge der freigesetzten Energie,
- m ist die Masse eines Kupferstücks,
- c ist die spezifische Wärmekapazität von Kupfer,
- ΔT ist eine Temperaturänderung.
Die spezifische Wärmekapazität von Kupfer beträgt etwa 0,39 J / (g · ° C). Für unseren Fall ist der Temperaturunterschied gleich der ursprünglichen Temperatur, dh ΔT = 250°C.
Indem wir alle Werte in die Formel einfügen, können wir die Menge der zugewiesenen Energie berechnen:
| Q = 600 g * 0,39 J/(g*°C) * 250°C |
Die ursprüngliche Temperatur eines Kupferstücks
In diesem Problem wird die ursprüngliche Temperatur eines Kupferstücks nicht angegeben. Es kann eine beliebige Größe bis zu 250 ° C haben, da die Aufgabe darauf hindeutet, dass sie von dieser Temperatur abgekühlt ist. Je höher die ursprüngliche Temperatur ist, desto mehr Energie muss freigesetzt werden, um die Endtemperatur zu erreichen.
Um die ursprüngliche Temperatur eines Kupferstücks zu bestimmen, sind in diesem Fall zusätzliche Informationen oder spezifische Daten erforderlich. Um das Problem zu lösen, aber die ursprüngliche Temperatur eines Kupferstücks nicht zu kennen, ist es daher unmöglich, die freigesetzte Energie beim Abkühlen genau zu bestimmen.
Die endgültige Temperatur eines Kupferstücks
Um die endgültige Temperatur eines Kupfers zu bestimmen, müssen das Gewicht des Kupfers (600 g) und die Temperaturänderung (250 ° C) berücksichtigt werden. Dazu können Sie die Formel verwenden:
wobei ΔQ die Menge der abgegebenen Energie ist, m die Masse eines Kupferstücks ist, c die spezifische Wärmekapazität von Kupfer ist, ΔT die Temperaturänderung ist.
Die spezifische Wärmekapazität von Kupfer beträgt etwa 0,385 J / (g ° C). Wenn wir die bekannten Werte in die Formel einfügen, erhalten wir:
ΔQ = (600 g) * (0,385 J/(g°C)) * (250°C),
Somit wurde beim Abkühlen eines 600 g großen Kupferstücks bei 250 ° C 57.750 Joule Energie freigesetzt. Sie können die Formel verwenden, um die endgültige Temperatur zu finden:
wobei T1 die Anfangstemperatur des Kupferstücks ist, ΔT die Temperaturänderung ist, T2 die Endtemperatur ist.
Masse eines Kupferstücks
Berechnung der freigesetzten Energie
Um die freigesetzte Energie zu berechnen, wenn ein 600 g Kupferstück um 250 ° C gekühlt wird, müssen wir eine Formel zur Berechnung der thermischen Energie verwenden:
Q = m * c * ΔT
- Q - freigesetzte Energie in Joule (J)
- m - das Gewicht eines Stückes Kupfer in Kilogramm (kg)
- c - spezifische Wärmekapazität von Kupfer (ungefährer Wert für Kupfer: 0.39 J/g°C)
- ΔT - temperaturänderung in Grad Celsius (°C)
Wenn wir die Werte in die Formel einfügen, erhalten wir:
Q = 0,6 kg * 0.39 J/g°C * 250°C
Wenn wir diesen Ausdruck zählen, erhalten wir:
Somit wurde beim Abkühlen eines 600 g großen Kupferstücks bei 250 ° C etwa 58,5 J Energie freigesetzt.
