Přejít na hlavní obsah

Jaká bude teplota zinku o hmotnosti 5 kg, pokud se na jeho zahřátí použije 228 kJ energie?

  • Jindřiška Matějková
  • Tipy

Zinek je chemický prvek, který má mnoho jedinečných vlastností a je široce používán v různých průmyslových odvětvích. Jednou z těchto vlastností je jeho schopnost absorbovat a dodávat teplo během procesu ohřevu a chlazení.

Pro výpočet teploty, které zinek dosáhne při zahřátí, je nutné použít fyzikální vzorec, který váže energii, hmotnost a změnu teploty látky. Na základě tohoto vzorce lze určit, jak vysoká bude teplota zinku, pokud k jeho zahřátí použijete 228 kJ energie.

Pro přesný výpočet je však nutné znát tepelnou kapacitu zinku. V tomto případě se předpokládá, že tepelná kapacita tohoto kovu je 0,383 kJ/(kg·°c). S ohledem na tuto hodnotu lze určit, že pokud bude teplo zinku o hmotnosti 5 kg spotřebováno 228 kJ energie, jeho teplota se zvýší o určitý počet stupňů Celsius.

Teplota zinku o hmotnosti 5 kg při použití 228 kJ energie

Pro výpočet změny teploty zinku použijeme vzorec:

  • Q - množství tepla dodaného tělu;
  • m - tělesná hmotnost (v tomto případě 5 kg);
  • c - měrná tepelná kapacita zinku;
  • ΔT - změna teploty.

Měrná tepelná kapacita zinku je asi 419 J / (kg·k).

Uveďte známé významy do vzorce:

228 kj = (5 kg)·(419 J/(kg·k))·ΔT

Vyjádřete změnu teploty:

ΔT = (228 kj) / (5 kg · 419 J / (kg·k))

Při použití 228 kJ energie k zahřátí zinku o hmotnosti 5 kg se tedy jeho teplota zvýší asi o 0.108 k, neboli asi 0.108 °C.

Výpočet teploty zinku

Pro výpočet teploty zinku je třeba vzít v úvahu jeho hmotnost a množství energie, která byla použita k jeho zahřátí.

Energii potřebnou k zahřátí látky lze určit pomocí vzorce:

  • E-energie v J;
  • m-hmotnost látky v kg;
  • C-měrná tepelná kapacita látky v J / kg * °C;
  • ΔT-změna teploty látky v °C.

U zinku je měrná tepelná kapacita přibližně 390 J / kg·°C.

Údaje máme následující:

  • hmotnost zinku (m) = 5 kg;
  • energie (E) = 228 kj = 228000 J;
  • měrná tepelná kapacita zinku (c) = 390 J/kg·°C.

Vložíme hodnoty do vzorce a najdeme změnu teploty (ΔT):

228000 J = 5 kg * 390 J/kg·°C * ΔT

ΔT = 228 000 J / (5 kg * 390 J / kg * °C)

Teplota zinku se tak bude pohybovat kolem 117,09 °C.

Hmotnost a energie

Jedním ze způsobů přeměny energie je zahřátí těla. V tomto případě se energie přivedená k tělu přeměňuje na vnitřní energii těla, což se projevuje zvýšením jeho teploty. Poměr mezi energií a změnou tělesné teploty je dán jeho hmotností a tepelnou kapacitou.

V tomto případě je zde zinkové tělo o hmotnosti 5 kg. k jeho zahřátí bylo použito 228 kJ energie. Chcete-li určit, jaká bude teplota zinku, musíte znát jeho tepelnou kapacitu a vzít v úvahu zákon zachování energie.

Tepelná kapacita je množství tepla potřebné k zahřátí těla na 1 stupeň Celsia. U zinku je tepelná kapacita 0,387 J / G. Vložením dat do rovnice získáme:

Energie = hmotnost * tepelná kapacita * změna teploty

228 kj = 5000 g * 0,387 J/Kroupy * ΔT

ΔT = 228 kj / (5000 g * 0,387 J / krupobití) ≈ 11,77 stupně Celsia

Při použití 228 kJ energie k zahřátí zinku o hmotnosti 5 kg se tedy jeho teplota zvýší asi o 11,77 stupně Celsia.

Vzorec pro výpočet teploty

Pro výpočet teploty zinku lze použít vzorec vztahu mezi energií a teplotou:

  1. Najdeme tepelnou kapacitu zinku. U zinku je to asi 387 J/(kg·k).
  2. Použijeme vzorec: Q = mcΔT, kde Q je množství získané energie v joulech, m je hmotnost zinku v kilogramech, c je tepelná kapacita zinku v J/(kg·k), ΔT je změna teploty zinku.
  3. Nyní najdeme změnu teploty: ΔT = Q /(mc).
  4. Vložíme známé hodnoty do vzorce a vypočítáme teplotu zinku: ΔT = 228 000 J / (5 kg * 387 J/(kg·k)).

Takže po výpočtu výrazu získáme hodnotu změny teploty zinku. Tuto hodnotu lze považovat za požadovanou teplotu.