Los diferentes materiales se calientan a diferentes velocidades, y calcular cuánto tiempo llevará elevar la temperatura de un objeto en una cantidad específica es un problema común para los estudiantes de física. Para calcularlo, debe conocer la capacidad calorífica específica del objeto, la masa del objeto, el cambio de temperatura que está buscando y la velocidad a la que se le suministra energía térmica. Vea este cálculo realizado para el agua y el plomo para comprender el proceso y cómo se calcula en general.
TL; DR (demasiado largo; no leído)
Calcule el calor ( Q Q Donde m t La fórmula para la cantidad de la energía térmica requerida para producir un cierto cambio de temperatura es: Q Donde m ∆ T Si estás calentando algo de 10 ° a 50 °, esto da: ∆ T \u003d 40 ° Tenga en cuenta que si bien Celsius y Kelvin son unidades diferentes (y 0 ° C \u003d 273 K), un cambio de 1 ° C equivale a un cambio de 1 K, por lo que pueden usarse indistintamente en esta fórmula. Cada material tiene una capacidad de calor específica única, que le indica cuánta energía se necesita para calentarlo en 1 grado Kelvin (o 1 grado Celsius), para un cantidad de una sustancia o material. Encontrar la capacidad de calor para su material específico a menudo requiere consultar tablas en línea (ver Recursos), pero aquí hay algunos valores para c Alcohol (bebida) \u003d 2,400 Aluminio \u003d 900 Bismuto \u003d 123 Latón \u003d 380 Cobre \u003d 386 Hielo (a −10 ° C) \u003d 2,050 Vidrio \u003d 840 Oro \u003d 126 Granito \u003d 790 Plomo \u003d 128 Mercurio \u003d 140 Plata \u003d 233 Tungsteno \u003d 134 Agua \u003d 4,186 Zinc \u003d 387 Elija el valor apropiado para su sustancia. En estos ejemplos, el enfoque estará en el agua ( c La cantidad final en la ecuación es m Q Entonces, para el ejemplo del agua: Q \u003d 167,440 J \u003d 167,44 kJ Por lo tanto, se requieren 167,44 kilojulios de energía (es decir, más de 167,000 julios ) para calentar 1 kg de agua en 40 K o 40 ° C. Para plomo: Q \u003d 51,200 J \u003d 51,2 kJ Por lo tanto, se necesitan 51,2 kJ (51,200 julios) de energía para calentar 10 kg de plomo por 40 K o 40 ° C. Tenga en cuenta que se requiere menos energía para calentar diez veces más plomo en la misma cantidad, porque el plomo es más fácil de calentar que el agua. La energía mide la energía entregado por segundo, y esto le permite calcular el tiempo necesario para calentar el objeto en cuestión. El tiempo necesario ( t t Donde Q t \u003d 83.72 s Por lo tanto, lleva menos de 84 segundos calentar 1 kg de agua por 40 K con una tetera de 2 kW. Si se suministrara energía al bloque de plomo de 10 kg a la misma velocidad, el calentamiento tomaría: t \u003d 25.6 s Por lo tanto, lleva 25.6 segundos calentar el plomo si el calor se suministra a la misma velocidad. Nuevamente, esto refleja el hecho de que el plomo se calienta más fácilmente que el agua.
) requerido usando la fórmula:
\u003d mc
∆ T
significa la masa del objeto, c
representa la capacidad calorífica específica y ∆ T
es el cambio de temperatura. El tiempo necesario ( t
) para calentar el objeto cuando se suministra energía a la potencia P
viene dado por:
\u003d Q
÷ P
\u003d mc
∆ T
significa la masa del objeto, c
es la capacidad calorífica específica del material del que está hecho y ∆ T
es el cambio en temperatura. Primero, calcule el cambio de temperatura usando la fórmula:
\u003d temperatura final
- temperatura inicial
\u003d 50 ° - 10 °
para materiales comunes, en julios por kilogramo y por Kelvin (J /kg K):
\u003d 4,186 J /kg K) y el plomo ( c
\u003d 128 J /kg K).
para la masa del objeto. En resumen, se necesita más energía para calentar una mayor cantidad de material. Entonces, por ejemplo, imagine que está calculando el calor requerido para calentar 1 kilogramo (kg) de agua y 10 kg de plomo por 40 K. La fórmula dice:
\u003d mc
∆ T
\u003d 1 kg × 4186 J /kg K × 40 K
\u003d 10 kg × 128 J /kg K × 40 K
) viene dado por:
\u003d Q
÷ P
es la energía térmica calculada en el paso anterior y P
es la potencia en vatios (W, es decir, julios por segundo). Imagine que el agua del ejemplo está siendo calentada por un hervidor de agua de 2 kW (2,000 W). El resultado de la sección anterior da:
\u003d 167440 J ÷ 2000 J /s
\u003d 51200 J ÷ 2000 J /s
