Cálculo de intercambio de calor en un sistema cerrado
En física, se puede calcular la cantidad de energía calorífica necesaria para elevar un objeto de una cierta masa de una cierta temperatura - todo lo que necesita es el calor específico del objeto.
Video: Perdidas de Calor en un Tubo de Acero
A una temperatura dada, los diferentes materiales pueden contener diferentes cantidades de energía térmica. Por ejemplo, si calientas una patata, que puede mantener su calor por más tiempo (como la lengua puede dar fe) de un material más ligero como el algodón de azúcar. ¿Por qué? Debido a que el almacenes de papa más energía térmica para un cambio dado en con temperatura, por lo tanto, más calor tiene que fluir para enfriar la patata que se necesita para enfriar el algodón de azúcar. La medida de la cantidad de calor que se necesita para elevar la temperatura de un objeto de una masa dada de un determinado número de grados se llama su calor especifico.
Supongamos que usted ve a alguien hacer una taza de café. Se mide exactamente 1,0 kilogramo de café preparado en la olla, y luego te pones a las mediciones reales. Se entera de que necesita 4.186 julios de energía de calor para elevar la temperatura del café en 1 grado Celsius, pero se necesita sólo 840 julios para recaudar 1,0 kilogramo de vidrio en 1 grado Celsius- el café y el vidrio tienen diferentes calores específicos. La energía de calor entra en la sustancia se calienta, que almacena la energía en forma de energía interna hasta que se escapa de nuevo. (Nota: Si necesita 4.186 julios para recaudar 1,0 kilogramo de café en 1 grado Celsius, lo que necesita el doble, 8.372 julios, para recaudar 2,0 kilogramos de café en 1 grado Celsius o para recaudar 1,0 kilogramo de café en 2 grados centígrados).
La siguiente ecuación relaciona la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un objeto para el cambio de temperatura y la cantidad de masa que se trate:
Aquí, Q es la cantidad de energía térmica transferida en el objeto (medido en julios si está usando el MKS, o metro-kilogramo-segundo, del sistema), metro es la masa del objeto,
(Medida en grados Celsius o Kelvin), y do se llama una constante de la calor especifico, que se mide en julios por kilogramo grados Celsius,
Video: Transferencia de calor- Intercambiador de calor
Por lo general, los físicos calcular el calor específico a través de la experimentación, por lo que la mayoría de los problemas que se dan do o referirlo a una tabla de valores específicos del calor para diferentes materiales.
Se puede utilizar la ecuación del calor para averiguar cómo los cambios de temperatura cuando se mezclan líquidos de diferentes temperaturas. Suponga que tiene 45 gramos de café en su taza, pero se enfría mientras estaba averiguar calor específico del café. Usted llama por encima de su anfitrión. El café es de 45 grados centígrados, pero que les guste a los 65 grados centígrados. El anfitrión se levanta para verter un poco más. “Sólo un minuto”, dice usted. “El café en la cafetera es de 95 grados centígrados. Espere hasta que puedo calcular exactamente la cantidad que necesita para verter “.
La siguiente ecuación representa el calor perdido por la nueva masa de café, metro1:
Y aquí está el calor ganado por el café, la masa existente metro2:
Asumiendo que tiene una taza de café superinsulating, no hay energía abandona el sistema hacia el exterior, y porque la energía no se crea ni se destruye, la energía se conserva dentro de un sistema- tan cerrada, por lo tanto, la pérdida de calor por el nuevo café es el calor que el vigente ganancias de café, por lo
Por lo tanto, se puede decir lo siguiente:
cm1(T - T1,0) = -cm2(T - T2,0)
Dividiendo ambos lados por el calor específico del café, do, y enchufar los números que da la siguiente:
Es necesario 0.03 kilogramos, o 30 gramos. Satisfecho, poner fuera de su calculadora y dice: “Dame exactamente 30 gramos de que el café.”