Back to the topics list

uwezo wa joto

Joto ni nishati ya ndani ya molekuli zinazounda mwili. Inapita kutoka kwa mwili wa moto hadi kwenye mwili wa baridi wakati wamehifadhiwa. Kipimo cha wingi wa joto huitwa calorimetry . Kutokana na uzoefu wetu wa kila siku, tunapata kwamba miili tofauti inahitaji viwango tofauti vya nishati ya joto kwa ajili ya kupanda sawa kwa halijoto yao. Mali hii ya mwili inaonyeshwa kwa suala la uwezo wake wa joto au joto. Uwezo wa joto wa mwili ni kiasi cha nishati ya joto inayohitajika ili kuongeza joto kwa 1 ° C au 1 K, na inaonyeshwa kwa ishara C'. Kwa mfano, ikiwa uwezo wa joto wa mwili ni 60 JK ^-1 , hii ina maana kwamba nishati ya joto ya 60 J inahitajika ili kuongeza joto la mwili huo kwa 1K au 1 ° C.

Vitengo vya uwezo wa joto
Kitengo cha SI cha uwezo wa joto ni joule kwa kelvin au joule kwa digrii C. Vitengo vingine vya kawaida vya uwezo wa joto ni cal °C ^-1 na kcal °C ^-1 .
1 kcal °C ^-1 = 1000 cal °C ^-1

Kalori 1 K ^-1 = 4.2 J K ^-1

UWEZO MAALUM WA JOTO

Uwezo wa joto wa mwili unapoonyeshwa katika misa ya kitengo huitwa uwezo maalum wa joto wa dutu ya mwili huo. Inaonyeshwa kwa ishara c. Uwezo maalum wa joto ni mali ya tabia ya dutu na ni tofauti kwa miili tofauti. Uwezo mahususi wa joto wa dutu fulani hufafanuliwa kama uwezo wa joto kwa kila kitengo cha uzito wa mwili wa dutu hiyo.

Kiasi cha nishati ya joto kufyonzwa ili kuongeza joto la mwili inategemea mambo matatu:

• Uzito wa mwili, Q ∝ m.
• Kuongezeka kwa joto la mwili, Q ∝ ∆t
• Nyenzo au dutu ya mwili, Q ∝ c

Kitengo cha uwezo maalum wa joto

Kitengo cha SI cha uwezo maalum wa joto ni joule kwa kilo kwa kelvin (J kg ^-1 K ^-1 ) au joule kwa kilo kwa digrii celsius (J kg ^-1 °C ^-1 ).
Vitengo vingine vya uwezo maalum wa joto ni cal g ^-1 °C ^-1 na kcal kg ^-1 °C ^-1 .

cal 1 g ^-1 °C ^-1 = 4.2 × 10 ³ J kg ^-1 K ^-1

Kwa mfano, ikiwa uwezo mahususi wa joto wa chuma ni .48 J∕g °C, hii inamaanisha kuwa nishati ya joto inayohitajika ili kuongeza joto la 1 g ya chuma kwa 1°C ni 0.48 J.

TOFAUTI KATI YA UWEZO WA JOTO NA UWEZO MAALUM WA JOTO

UWEZO MAALUM WA JOTO WA BAADHI YA VITU VYA KAWAIDA

Uwezo maalum wa joto ni tofauti kwa vitu tofauti. Kawaida, kondakta mzuri ana uwezo wa chini wa joto maalum wakati kondakta mbaya ana uwezo maalum wa joto. Ikiwa tunapasha joto misa sawa ya vitu viwili tofauti kwenye burner moja ili kutoa kiwango sawa cha usambazaji wa joto, tutagundua kuwa baada ya muda huo huo, kupanda kwa joto kwa vitu viwili tofauti ni tofauti. Hii ni kwa sababu ya uwezo wao tofauti wa joto. Dutu hii iliyo na uwezo mdogo wa joto huonyesha kupanda kwa kasi na juu kwa joto kwa hivyo ni kondakta bora wa joto kuliko dutu iliyo na uwezo wa juu wa joto ambao huonyesha kupanda polepole na kidogo kwa joto.
Maji yana uwezo wa juu wa joto maalum (=4200 J Kg ^-1 K ^-1 ). Uwezo mahususi wa joto ni tofauti kwa dutu katika awamu zake tofauti kama vile maji, uwezo maalum wa joto ni 4200 J Kg ^-1 K ^-1 , wa barafu ni 2100 J Kg ^-1 K ^-1 na mvuke ni 460 J Kg ^-1 K. ^-1 .

Joto na joto mahususi: Grafu iliyo hapa chini inaonyesha ni digrii ngapi za Selsiasi gramu moja ya nyenzo mahususi huinuliwa na kalori moja ya joto.

Maombi

• Maji hutumika kama kipozezi: Radiators kwenye magari na jenereta hutumia maji kupoeza. Kwa kuruhusu maji kutiririka kwenye bomba karibu na sehemu zenye joto za mashine, nishati ya joto kutoka kwa sehemu kama hizo huondolewa. Maji katika mabomba yanaweza kutoa joto zaidi kutoka kwa mazingira bila kupanda kwa joto kwa sababu ya uwezo wake wa juu wa joto.
• Wakulima hujaza mashamba yao kwa maji ili kulinda mazao dhidi ya baridi kali: Katika usiku wa baridi kali ikiwa anga iko chini ya 0 °C, maji katika kapilari nzuri za mimea yataganda kwa hivyo mishipa itapasuka kwa sababu ya kuongezeka kwa kiasi, na mmea. atakufa. Ili kuokoa mazao katika nyakati za baridi za usiku wakulima hujaza maji mashambani mwao kwa sababu maji yana uwezo wa juu wa joto maalum hairuhusu halijoto ya mazingira kushuka hadi 0 °C.
• Msingi wa sufuria ya kupikia unafanywa kuwa nene: Kwa kufanya msingi wa sufuria ya kupikia iwe nene, uwezo wake wa joto huongezeka, kutokana na ambayo hupata joto polepole na hutoa nishati ya joto kwa chakula kwa kasi ya polepole kwa kupikia vizuri na baada ya kuipikwa. huhifadhi joto la chakula kwa muda mrefu.

Swali la 1: Kipande cha chuma chenye uzito wa g 50 ifikapo 30 °C kilihitaji 2400 J ya nishati ya joto ili kuinua joto lake hadi 330 °C. Kuhesabu uwezo maalum wa joto wa chuma.
Suluhisho: Kutokana na, m = 50 g, nishati ya joto = 2400 J, kupanda kwa joto = 330 - 30 = 300 °C = 300 K.
Uwezo mahususi wa joto \(c = \frac{2400}{50 \times 300} = .16 \) J g ^-1 K ^-1

Swali la 2: Ni wingi gani wa kioevu A cha uwezo maalum wa joto 0.84 J g ^-1 K ^-1 kwenye joto la 40 °C lazima uchanganywe na 100 g ya kioevu B cha uwezo maalum wa joto 2.1 J g ^-1 K ^-1 saa 20 °C ili joto la mwisho la mchanganyiko liwe 32 °C?
Suluhisho: Kushuka kwa joto la kioevu A = 40−32 = 8 °C, Kupanda kwa joto la kioevu B = 32 -20 = 12 °C
Nishati ya joto hutolewa na m gramu ya kioevu A = m × 0.84 × 8 J
Nishati ya joto iliyochukuliwa na gramu 100 za kioevu B = 100 × 2.1 × 12 J
Kwa kudhani hakuna upotezaji wa joto, nishati ya joto inayotolewa na A = nishati ya joto iliyochukuliwa na B
m×0.84× 8 = 100×2.1×12 ⇒ m = 375 gramu