Energie je jedním ze základních pojmů fyziky. Může být přenesena z jedné formy do druhé a může být také uvolněna nebo absorbována různými procesy. Při ochlazování těla je energie spojená s jeho teplem uvolňována a přenášena do prostředí.
Pro stanovení uvolněné energie při chlazení olovnatého dílu o 80 stupňů je nutné znát hmotnost dílu a jeho specifickou tepelnou kapacitu. Měrná tepelná kapacita je kvantitativní charakteristika látky, která popisuje, kolik energie musí být podáno nebo odebráno, aby se změnila její teplota na jednotku hmotnosti na jednu stupňovou jednotku.
Pomocí rovnice q = mcΔt, kde Q je uvolněná energie, M je hmotnost dílu, c je specifická tepelná kapacita olova, Δt je změna teploty, lze vypočítat požadovanou hodnotu. Použitím vzorce lze najít hodnotu energie, která se uvolní, když je olověná část ochlazena o 80 stupňů.
Chlazení olověné části o 80 stupňů: kolik energie bylo uvolněno?
Při chlazení olověné části o 80 stupňů bylo uvolněno určité množství energie. K určení této hodnoty je nutné znát hmotnost a tepelnou kapacitu olova a také změnu jeho teploty.
Tepelná kapacita olova je přibližně 128 J/(kg·K), což znamená, že k zahřátí 1 kilogramu olova na 1 stupeň Celsia je potřeba 128 joulů energie.
K určení množství energie uvolněné při chlazení olovnatého dílu o 80 stupňů je nutné použít následující vzorec:
Q-množství energie,
m-hmotnost olova,
c-tepelná kapacita olova,
ΔT - změna teploty.
Vzhledem k tomu, že rychlost chlazení olovnatého dílu o 80 stupňů je v tomto kontextu pevná a neumožňuje záporné hodnoty, lze s jistotou říci, že množství energie uvolněné při chlazení olovnatého dílu o 80 stupňů se rovná:
Kde m je hmotnost olova.
Například u olověného dílu o hmotnosti 1 kg bude množství energie uvolněné při 80stupňovém chlazení:
Q = 1 * 128 * 80 = 10240 J.
Při chlazení olověné části o hmotnosti 1 kg na 80 stupňů tak bylo uvolněno 10240 J energie.
Princip chlazení
Chlazení těla je založeno na principu přenosu tepla z jednoho objektu do druhého objektu s nižší teplotou. V případě chlazení olověné části se teplo přenáší z části do okolního prostředí.
Jedním z hlavních způsobů chlazení je konvekce. Když je olověná část v prostředí (vzduchu), teplo se přenáší z části do vzduchu prostřednictvím kontaktu a pohybu vzduchových hmot. Současně je třeba vzít v úvahu, že tepelná vodivost olova je dostatečně nízká, takže proces chlazení může být dlouhý.
Chlazení olověného dílu lze vypočítat pomocí vzorce:
kde Q je množství tepla, m je hmotnost olova, c je specifická tepelná kapacita olova, ΔT je změna teploty.
Pokud je známa hmotnost dílu a jeho specifická tepelná kapacita, můžete vypočítat množství tepla uvolněného při chlazení na určitý teplotní rozdíl.
| Parametr | Hodnota |
|---|---|
| Hmotnost dílu (m) | zadat hodnotu |
| Měrná tepelná kapacita olova (c) | zadat hodnotu |
| ΔT (změna teploty) | 80 stupňů |
Koeficient přenosu tepla
Hodnota koeficientu přenosu tepla závisí na mnoha faktorech, jako je materiál dílu, povrchová teplota, proudění vzduchu a tloušťka vrstvy vzduchu mezi povrchem dílu a prostředím. Zvýšení rychlosti proudění vzduchu a snížení tloušťky vrstvy vzduchu vedou ke zvýšení koeficientu přenosu tepla.
Pro výpočet množství uvolněné energie při chlazení olovnatého dílu o 80 stupňů je nutné znát hodnotu koeficientu přenosu tepla. Ve většině případů se udává v technických tabulkách pro různé materiály. Při znalosti tohoto koeficientu lze použít příslušný vzorec, který zohledňuje také povrchovou plochu dílu, časový interval chlazení a teplotní rozdíly.
| Vzorec pro výpočet množství uvolněné energie: |
|---|
| Q = α · S · ΔT |
| Kde: |
| Q-množství energie uvolněné při chlazení (v J) |
| α-koeficient přenosu tepla (v W / (m2 * K) nebo kal/(s·m2 * °C)) |
| S - povrchová plocha dílu (v m2) |
| ΔT - rozdíl teplot (v K nebo °C) |
Chcete-li tedy určit množství uvolněné energie, musíte znát hodnotu koeficientu přenosu tepla olověného dílu a provést jednoduché matematické operace pomocí tohoto vzorce.
Teplota části před chlazením
Před zahájením procesu chlazení olověné části byla změřena její počáteční teplota. Na základě podmínky úkolu víme, že díl byl zahřátý na určitou teplotu a bylo nutné jej ochladit o 80 stupňů. Pro výpočet množství energie přidělené tímto procesem je nutné znát počáteční teplotu dílu.
Přesný údaj počáteční teploty podrobnosti neuvádí, takže tuto hodnotu nemůžeme konkrétně určit. Víme však, že před chlazením byla olověná část zahřátá na určitou teplotu, která by měla být zohledněna při výpočtech. V budoucnu budeme na základě známé hodnoty změny teploty schopni určit množství energie uvolněné chlazením olověné části.
Teplota části po vychladnutí
Při chlazení olověné části o 80 stupňů se uvolnilo určité množství energie. V důsledku tohoto procesu teplota dílu klesla na určitou hodnotu. K určení konečné teploty lze použít zákon zachování energie.
Předpokládejme, že hmotnost olova je 1 kg.pro výpočet změny teploty je nutné znát specifickou tepelnou kapacitu olova, která je asi 0.13 kJ/kg·Kroupy. Pak můžete použít následující vzorec:
| Původní teplota | Konečná teplota |
|---|---|
| T0 | T 1 |
Pro výpočet změny teploty DT lze použít vzorec:
DT = (T1-T0) = Q / (M * C),
kde Q je uvolněná energie, m je hmotnost dílu, C je specifická tepelná kapacita olova.
Když do vzorce vložíme známé hodnoty, dostaneme:
DT = (T1 - T0) = Q / (1 * 0.13) = Q / 0.13.
Teplota dílu po vychladnutí lze tedy vypočítat s vědomím množství uvolněné energie q.
Rozdíl teplot
V této situaci není uvedena počáteční teplota olovnatého dílu. Ale je známo, že se ochladilo o 80 stupňů. Takže teplotní rozdíl je 80 stupňů.
Teplotní rozdíl ovlivňuje množství energie uvolněné při chlazení. Čím větší je teplotní rozdíl, tím více energie musí být přiděleno, aby se objekt ochladil.
Tepelná kapacita olověného dílu
Tepelná kapacita olovnatého dílu závisí na jeho hmotnosti, složení a struktuře. U olověného dílu je tepelná kapacita asi 0,13 kJ/kg·k.
Pro výpočet množství uvolněné energie při chlazení olovnatého dílu na určitou teplotu lze použít následující vzorec:
| Formule | Označení |
|---|---|
| Q = m * C * ΔT | Q-uvolněná energie |
Kde: Q-uvolněná energie v joulech, m - hmotnost olovnatého dílu v kilogramech, C - tepelná kapacita olovnatého dílu v kJ/kg·k, ΔT-změna teploty v kelvinech.
Pro vypočítaný úkol, při chlazení olověného dílu o 80 stupňů, je nutné znát hmotnost tohoto dílu. Při znalosti hmotnosti je možné vypočítat množství přidělené energie pomocí uvedeného vzorce.
Vzorec pro výpočet přidělené energie
Pro výpočet přidělené energie při chlazení olovnatého dílu o 80 stupňů lze použít následující vzorec:
Q = m × c × ΔT
- Q - uvolněná energie (J);
- m - hmotnost dílu (kg);
- c - měrná tepelná kapacita olova (J / kg·k);
- ΔT změna teploty (k).
Tento vzorec umožňuje najít množství energie, které se uvolnilo při chlazení olověné části na určitou teplotu. Specifická tepelná kapacita olova je přibližně 130 J / kg·K.pro přesný výpočet by však měla být použita přesnější hodnota daného parametru.
Výpočet přidělené energie
Pro výpočet přidělené energie se při chlazení olovnatého dílu o 80 stupňů používá vzorec:
| Parametr | Popis |
|---|---|
| E | Uvolněná energie (v joulech) |
| C | Tepelná kapacita olova (v J / K) |
| m | Hmotnost olověného dílu (v kg) |
| ΔT | Změna teploty (v K) |
Pro výpočet přidělené energie je nutné znát tepelnou kapacitu olova, která je přibližně 0.13 J/K*G. Je také nutné vzít v úvahu hmotnost olovnatého dílu, na který působí chladicí účinek.
Když vložíme hodnoty do vzorce, dostaneme:
Dále je možné provést potřebné výpočty k získání přesné hodnoty přidělené energie.
Příklad výpočtu energie
Pro výpočet energie uvolněné při chlazení olovnatého dílu o 80 stupňů by měla být použita rovnice tepelné rovnováhy:
- Q-uvolněná energie (J);
- m-hmotnost olověného dílu (kg);
- C-měrná tepelná kapacita olova (J / kg·k);
- ΔT - změna teploty (k).
Řekněme, že hmotnost dílu je 1 kg a měrná tepelná kapacita olova je 130 J / kg·K. pak:
Q = 1 kg × 130 J / kg * K × 80 K = 10400 J
Při chlazení olovnatého dílu o 80 stupňů se tedy uvolnilo 10 400 J energie.