Když mluvíme o ohřevu vody, obecně máme na mysli změnu její teploty pod vlivem tepla. V tomto článku se podíváme na to, kolik stupňů může zahřát 6 litrů vody při vynaložených 300 kJ energie.
Pro začátek si ujasněme,co je kj. Je to jednotka měření energie v systému mezinárodního systému (SI). 1 kj je 1000 joulů. Teplo vynaložené na ohřev vody lze měřit v kJ nebo joulech.
Abychom vypočítali, kolik stupňů se zahřeje 6 litrů vody při vynaložené energii 300 kj, budeme potřebovat znát tepelnou kapacitu vody. Tepelná kapacita označuje množství tepla, které je třeba vynaložit na zahřátí látky na 1 stupeň Celsia. U vody je tepelná kapacita asi 4,18 J/(G*°C).
Rychlost ohřevu vody za daných podmínek
Velikost tepelné kapacity se obvykle označuje písmenem C a měří se v joulech na gram-stupeň Celsia (J/(G·°C)) nebo v kilojoulech na kilogram-stupeň Celsia (kJ/(kg·°c)). V případě vody je její tepelná kapacita přibližně 4,18 kJ / (kg·°c). To znamená, že k zahřátí 1 kg vody na jeden stupeň Celsia je potřeba vynaložit 4,18 kilojoulů energie.
Vzhledem k tomu, že je k dispozici 6 litrů vody, její hmotnost bude 6 000 gramů (1 litr vody se rovná 1 000 gramům). Tepelná kapacita 6 litrů vody:
kde Q je vynaložená energie, ΔT je změna teploty.
Nastražením známých hodnot lze definovat ΔT:
300 kj = 4,18 kJ/(kg·°C) * 6 kg * ΔT
ΔT = 300 kj / (4,18 kJ·(kg * °C) * 6 kg) ≈ 11,96 °C
Při vynaložené energii 300 kilojoulů a objemu 6 litrů se tak voda ohřeje na zhruba 11,96 stupně Celsia.
Výměna tepla a energie voda-energie
Pro výpočet množství tepla, které voda absorbuje nebo uvolňuje, se používá vzorec:
Q = mcΔT
- Q-množství tepla,
- m-hmotnost látky (v tomto případě voda),
- c-měrná tepelná kapacita látky,
- ΔT - změna teploty.
K určení množství tepla, které je nezbytné pro ohřev 6 litrů vody na určitý počet stupňů, lze tedy použít tento vzorec.
Za předpokladu, že 1 litr vody má hmotnost asi 1 kg, pro náš případ bude hmotnost vody 6 kg.
Měrná tepelná kapacita vody je asi 4,18 J / G.
Pro výpočet množství tepla potřebného k ohřevu 6 litrů vody na určitý počet stupňů je tedy nutné vynásobit hmotnost vody měrnou tepelnou kapacitou a změnou teploty, tj.:
Q = (6 kg) * (4,18 J/G) * ΔT
Pro tento příklad bylo vynaloženo 300 kJ energie na ohřev vody. Proto lze hodnotu tepla zaznamenat takto:
300 kj = (6 kg) * (4,18 J/G) * ΔT
Vložením hodnot do rovnice jej lze vyřešit relativně ΔT a určit, o kolik stupňů se voda zahřála.
Množství tepla a změna teploty vody
K výpočtu množství tepla, které látka přijímá nebo ztrácí, lze použít vzorec:
- Q-množství tepla (v joulech nebo kaloriích);
- m-hmotnost látky (v kilogramech);
- C-měrná tepelná kapacita látky (v joulech na stupeň na kilogram nebo kalorie na stupeň na gram);
- ΔT - změna teploty (ve stupních Celsia).
V tomto případě, abychom našli počet stupňů, na které se voda zahřívala, známe hmotnost látky (6 litrů vody) a vynaloženou energii (300 kj).
Pojďme k počítání. Předpokládejme, že měrná tepelná kapacita vody je 4,186 J/(G·°C) (toto číslo odpovídá specifické tepelné kapacitě vody při 25°C).
| Dimenze | Hmotnost vody | Tepelná kapacita | změna teploty | Množství tepla |
|---|---|---|---|---|
| kg | 6 | 4,186 | ? | 300,000 |
Pomocí vzorce můžeme vyjádřit změnu teploty:
ΔT = 300,000 / (6 * 4.186)
To znamená, že 6 litrů vody se zahřálo o 119,9 stupně Celsia při vynaložené energii 300 kj.