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:
- Najdeme tepelnou kapacitu zinku. U zinku je to asi 387 J/(kg·k).
- 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.
- Nyní najdeme změnu teploty: ΔT = Q /(mc).
- 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.