Termodynamik är fysikens område som berör temperatur, värme och slutligen energiöverföringar. Även om termodynamikens lagar kan vara lite knepigt att följa är termodynamikens första lag ett enkelt förhållande mellan arbetet, värmeförmågan och förändringen av en substans inre energi. Om man måste beräkna en temperaturförändring är det antingen en enkel process att subtrahera den gamla temperaturen från den nya, eller det kan innebära den första lagen, mängden energi som tillsats som värme och ämnets specifika värmekapacitet i fråga.

TL; DR (för länge, läste inte)

En enkel temperaturförändring beräknas genom att subtrahera sluttemperaturen från den ursprungliga temperaturen. Du kan behöva konvertera från Fahrenheit till Celsius eller vice versa, som du kan göra med en formel eller en online-kalkylator.

När värmeöverföring är inblandad, använd denna formel: temperaturändring = Q /cm till Beräkna temperaturförändringen från en viss mängd värme tillsatt. Q
representerar värmeförmågan, c
är den specifika värmekapaciteten hos det ämne du värmer upp, och m
är massan av det ämne du värmer upp .

Vad är skillnaden mellan värme och temperatur?

Den viktigaste bit bakgrunden du behöver för en temperaturberäkning är skillnaden mellan värme och temperatur. Temperaturen hos ett ämne är något du känner till från vardagen. Det är den mängd du mäter med en termometer. Du vet också att kokpunkten och smältpunkten för ämnen beror på deras temperatur. I själva verket är temperaturen ett mått på den inre energi ett ämne har men den informationen är inte viktig för att utföra temperaturförändringen.

Värmen är lite annorlunda. Detta är en term för överföring av energi genom termisk strålning. Den första lagen om termodynamik säger att förändringen i energi är lika med summan av den tillsatta värmen och det arbete som utförts. Med andra ord kan du ge mer energi till något genom att värma upp det (överföra värme till det) eller genom att fysiskt flytta eller röra det (arbeta på det).

Enkel ändring av temperaturberäkningar

Den enklaste temperaturberäkning som du kan behöva gör är att utreda skillnaden mellan start- och sluttemperaturen. Det här är lätt. Du subtraherar den slutliga temperaturen från starttemperaturen för att hitta skillnaden. Så om något börjar vid 50 grader Celsius och slutar vid 75 grader C, då är temperaturförändringen 75 grader C - 50 grader C = 25 grader C. För temperaturminskningar är resultatet negativt.

Den största utmaningen för denna typ av beräkning sker när du behöver göra en temperaturomvandling. Båda temperaturerna måste vara antingen Fahrenheit eller Celsius. Om du har en av varje, konvertera en av dem. För att växla från Fahrenheit till Celsius, subtrahera 32 från beloppet i Fahrenheit, multiplicera resultatet med 5 och dela sedan det med 9. För att konvertera från Celsius till Fahrenheit först multiplicera beloppet med 9, dividera sedan det med 5 och slutligen lägg till 32 till resultatet. Alternativt, använd bara en onlinekalkylator.

Beräkna temperaturändring från värmeöverföring

Om du gör ett mer komplicerat problem med värmeöverföring, är det svårare att beräkna temperaturförändringen. Den formel du behöver är:

Temperaturförändring = Q /cm

Där Q
är värmeförmågan, c
är den specifika värmekapaciteten av ämnet, och m
är massan av ämnet du värmer upp. Värmen ges i joules (J), den specifika värmekapaciteten är en mängd i joules per kilogram (eller gram) ° C, och massan är i kilogram (kg) eller gram (g). Vatten har en specifik värmekapacitet på knappt 4,2 J /g ° C, så om du höjer temperaturen på 100 g vatten med 4.200 J värme får du:

Temperaturförändring = 4200 J ÷ (4,2 J /G ° C × 100 g) = 10 ° C

Vattnet ökar i temperaturen med 10 grader C. Det enda du behöver komma ihåg är att man måste använda konsekventa enheter för massa. Om du har en specifik värmekapacitet i J /g ° C, behöver du massans massa i gram. Om du har det i J /kg ° C, behöver du massan av ämnet i kilogram.