Comprender la energía y la temperatura cinética
* Energía cinética: La energía del movimiento. En una sustancia, las moléculas se mueven constantemente, y su energía cinética promedio está directamente relacionada con la temperatura.
* Temperatura: Una medida de la energía cinética promedio de las moléculas en una sustancia.
El problema
Desea encontrar la energía cinética promedio del café y el té. El problema es que la energía cinética promedio es * proporcional * a la temperatura, pero necesitamos una relación específica para obtener una respuesta numérica.
Esto es lo que necesitamos saber para calcular la energía cinética promedio:
1. Capacidad de calor específica: Esto nos dice cuánta energía se requiere para elevar la temperatura de una masa específica de la sustancia en un grado Celsius (o Kelvin).
2. Misa: Necesitamos conocer la masa del café y el té (no solo el volumen) para calcular la energía total.
3. Una constante: La ecuación para la energía cinética es:
`` `` ``
Ke =(3/2) * k * t
`` `` ``
Dónde:
* Ke es energía cinética
* K es la constante de Boltzmann (1.380649 × 10⁻²³ J/K)
* T es temperatura en Kelvin (k)
Calculando la energía cinética promedio:
1. Convierta temperaturas a Kelvin: Agregue 273.15 a las temperaturas de Celsius:
* Café 1:34 ° C + 273.15 =307.15 K
* Café 2:38 ° C + 273.15 =311.15 K
* Té:43 ° C + 273.15 =316.15 K
2. Encuentra la masa: Necesitará conocer la densidad del café y el té (suponiendo que sean principalmente agua) para convertir el volumen en masa. La densidad del agua es de aproximadamente 1 g/ml.
3. Calcule la energía cinética para cada uno: Use la ecuación ke =(3/2) * k * t con las temperaturas de Kelvin.
4. Energía cinética promedio (opcional): Si desea la energía cinética promedio de todo el café y el té juntos, deberá calcular la energía total (masa * Cambio de temperatura específico * de calor *) para cada uno y luego promediarlos.
Ejemplo
Digamos que el café y el té tienen una densidad cerca del agua (1 g/ml).
* Café 1: 0.5 L =500 ml. Suponiendo que la densidad es de 1 g/ml, la masa es de 500 g.
* Café 2: Igual que el anterior, 500 g.
* té: 0.25 L =250 ml. Suponiendo que la densidad es de 1 g/ml, la masa es de 250 g.
Luego, use la ecuación ke =(3/2) * k * t para calcular la energía cinética para cada uno.
Nota importante: La energía cinética promedio de las moléculas dentro de la sustancia es independiente del volumen de la sustancia. Solo depende de la temperatura.
