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विभिन्न सामग्रियों को अलग-अलग दरों पर गर्म किया जाता है, और यह गणना करना कि किसी निर्दिष्ट राशि से किसी वस्तु का तापमान बढ़ाने में कितना समय लगेगा, यह भौतिकी के छात्रों के लिए एक आम समस्या है। इसकी गणना करने के लिए, आपको वस्तु की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता, वस्तु का द्रव्यमान, आपके द्वारा खोजे जा रहे तापमान में परिवर्तन और उस ऊष्मा ऊर्जा की दर जिस पर आपूर्ति की जाती है, को जानना आवश्यक है। पानी के लिए की गई इस गणना को देखें और प्रक्रिया को समझने के लिए आगे बढ़ें और सामान्य रूप से इसकी गणना कैसे करें।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; डिडंट रीड)
गर्मी की गणना करें (क्यू) सूत्र का उपयोग कर आवश्यक:
क्यू = एम सी∆टी
कहाँ पे म वस्तु का द्रव्यमान, सी विशिष्ट गर्मी क्षमता और ∆ के लिए खड़ा हैटी तापमान में परिवर्तन है। समय लग गया (टी) ऊर्जा को ऊर्जा में आपूर्ति किए जाने पर वस्तु को गर्म करने के लिए पी द्वारा दिया गया है:
टी = क्यू ÷ पी
तापमान में एक निश्चित परिवर्तन उत्पन्न करने के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा का सूत्र है:
क्यू = एम सी∆टी
कहाँ पे म वस्तु का द्रव्यमान, सी उस सामग्री की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता है जिसे उसने बनाया है और ofटी तापमान में परिवर्तन है। सबसे पहले, सूत्र का उपयोग करके तापमान में परिवर्तन की गणना करें:
∆टी = अंतिम तापमान – तापमान शुरू करना
यदि आप 10 ° से 50 ° तक कुछ गर्म कर रहे हैं, तो यह देता है:
∆टी = 50° – 10°
= 40°
ध्यान दें कि जबकि सेल्सियस और केल्विन अलग-अलग इकाइयाँ (और 0 ° C = 273 K) हैं, 1 ° C का परिवर्तन 1 K के परिवर्तन के बराबर होता है, इसलिए उनका उपयोग इस सूत्र में परस्पर रूप से किया जा सकता है।
प्रत्येक सामग्री में एक विशिष्ट विशिष्ट ताप क्षमता होती है, जो आपको बताती है कि किसी पदार्थ या सामग्री की एक विशिष्ट मात्रा के लिए इसे 1 डिग्री केल्विन (या 1 डिग्री सेल्सियस) तक गर्म करने में कितनी ऊर्जा लगती है। आपकी विशिष्ट सामग्री के लिए गर्मी की क्षमता को खोजने के लिए अक्सर ऑनलाइन टेबल (संसाधन देखें) से परामर्श की आवश्यकता होती है, लेकिन यहां कुछ मान दिए गए हैं सी आम सामग्रियों के लिए, जूल प्रति किलोग्राम और केल्विन (J / kg K) में:
शराब (शराब) = 2,400
एल्युमिनियम = 900
बिस्मथ = 123
पीतल = 380
तांबा = 386
बर्फ ((10 ° C पर) = 2,050
ग्लास = 840
सोना = 126
ग्रेनाइट = 790
सीसा = 128
पारा = 140
रजत = 233
टंगस्टन = 134
पानी = 4,186
जिंक = 387
अपने पदार्थ के लिए उचित मूल्य चुनें। इन उदाहरणों में, ध्यान पानी पर होगा (सी = 4,186 J / किग्रा K) और सीसा (सी = 128 जे / किग्रा के)।
समीकरण में अंतिम मात्रा है म वस्तु के द्रव्यमान के लिए। संक्षेप में, एक बड़ी मात्रा में सामग्री को गर्म करने के लिए अधिक ऊर्जा लगती है। इसलिए, उदाहरण के लिए, आप कल्पना करते हैं कि 40 किलोग्राम तक 1 किलोग्राम पानी (10 किलोग्राम) और 10 किलोग्राम सीसे को गर्म करने के लिए आवश्यक गर्मी की गणना कर रहा है। सूत्र बताता है:
क्यू = एम सी∆टी
तो पानी के उदाहरण के लिए:
क्यू = 1 किग्रा × 4186 जे / किग्रा के × 40 कि
= 167,440 जे
= 167.44 केजे
तो यह १६ (.४४ किलोग्राम ऊर्जा लेता है (यानी, १६ j,००० जूल से अधिक) १ किलो पानी को ४० K या ४० ° C तक गर्म करने के लिए।
लीड के लिए:
क्यू = 10 किग्रा × 128 जे / किग्रा के × 40 कि
= 51,200 जे
= 51.2 केजे
तो यह 40 किलो या 40 डिग्री सेल्सियस से 10 किलो सीसा गर्म करने के लिए 51.2 kJ (51,200 जूल) ऊर्जा लेता है। ध्यान दें कि इसे उतनी ही मात्रा में दस गुना गर्म करने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है, क्योंकि पानी की तुलना में सीसा गर्म करना आसान है।
पावर प्रति सेकंड दी गई ऊर्जा को मापता है, और यह आपको ऑब्जेक्ट को प्रश्न में गर्म करने के लिए लिए गए समय की गणना करने में सक्षम बनाता है। समय लगेगा (टी) द्वारा दिया गया है:
टी = क्यू ÷ पी
कहाँ पे क्यू पिछले चरण में गणना की गई ऊष्मा ऊर्जा है और पी वाट (डब्ल्यू, यानी, प्रति सेकंड जूल) में शक्ति है। कल्पना कीजिए कि उदाहरण से पानी को 2-kW (2,000 W) केतली द्वारा गर्म किया जा रहा है। पिछले अनुभाग से परिणाम देता है:
टी = 167440 जे J 2000 जे / एस
= 83.72 एस
तो 2-किलोवाट केतली का उपयोग करके 40 K द्वारा 1 किलो पानी को गर्म करने में सिर्फ 84 सेकंड से भी कम समय लगता है। यदि बिजली को उसी दर पर सीसे के 10-किलोग्राम ब्लॉक में आपूर्ति की गई थी, तो हीटिंग में लगेगा:
टी = 51200 जे J 2000 जे / एस
= 25.6 एस
अतः लीड को गर्म करने में 25.6 सेकंड का समय लगता है यदि उसी दर पर गर्मी की आपूर्ति की जाती है। फिर, यह इस तथ्य को दर्शाता है कि सीसा पानी की तुलना में अधिक आसानी से गर्म होता है।