Is-Sħana u l-Kalorimetrija
Is-sħana dejjem tgħaddi minn oġġett aktar sħun għal wieħed aktar kiesaħ, qatt bil-maqlub, sakemm it-tnejn jilħqu l-istess temperatura. Kemm hi meħtieġa enerġija jiddependi fuq tliet affarijiet: kemm materja qed tissaħħan, minn xiex hi magħmula, u kemm tkun kbira l-bidla fit-temperatura li tixtieq.
Il-formula
Q = m · c · ΔT
- Q — enerġija tas-sħana (J): l-enerġija li tidħol jew toħroġ minn oġġett bħala sħana
- m — massa (kg): kemm sustanza qed tissaħħan jew tkiesaħ
- c — sħana speċifika (J/(kg·K)): l-enerġija meħtieġa biex tgħolli kilogrammu wieħed tal-materjal b’kelvin wieħed
- ΔT — bidla fit-temperatura (K): id-differenza bejn it-temperatura finali u dik inizjali
Eżempju maħdum
Kemm hi meħtieġa enerġija tas-sħana biex tissaħħan 2 kg ta’ ilma b’5 kelvin? (is-sħana speċifika tal-ilma ≈ 4000 J/(kg·K))
- m = 2 kg
- c = 4000 J/(kg·K)
- ΔT = 5 K
- Q = m · c · ΔT
- Q = 2 kg × 4000 J/(kg·K) × 5 K
Q = 40,000 J
Itestja lilek innifsek
Minflok 2 kg, issa għandek 4 kg ta’ ilma u xorta trid tgħollih b’5 kelvin. Kemm hi meħtieġa enerġija tas-sħana?
- 40,000 J
- 160,000 J
- It-tweġiba t-tajba: 80,000 J
Tajjeb! Il-massa doppja tiddoppja l-enerġija meħtieġa: 4 kg × 4000 J/(kg·K) × 5 K = 80,000 J.
Nerġaw lura għal 2 kg ta’ ilma, imma issa trid tgħolli t-temperatura tiegħu b’10 kelvin minflok 5. Kemm hi meħtieġa enerġija tas-sħana?
- It-tweġiba t-tajba: 80,000 J
- 40,000 J
- 20,000 J
Eżatt — il-bidla doppja fit-temperatura tiddoppja l-enerġija: 2 kg × 4000 J/(kg·K) × 10 K = 80,000 J.
Fejn tara dan
Fl-istess waranofsinhar, ir-ramel tal-bajja jaqbad saqajk filwaqt li l-oċean jibqa’ frisk — kilogrammu ta’ ilma jibla’ madwar 4000 joule għal kull kelvin, diversi darbiet dak li jieħu r-ramel, għalhekk il-baħar jissaħħan bil-mod matul l-istaġun kollhu. Mgħarfa tal-metall f’soppa sħuna turi n-naħa l-oħra: sħana speċifika baxxa, bidla mgħaġġla fit-temperatura.
Żbalji komuni
L-iżball l-aktar fond hu li wieħed jaħseb li s-sħana u t-temperatura huma l-istess ħaġa — t-temperatura hi kemm il-molekuli jiċċaqalqu fil-medja, is-sħana hi enerġija waqt it-tranżitu, u r-rata ta’ skambju bejniethom hi dak li ddikjara din il-liġi: Q = m · c · ΔT. Imbagħad oqgħod attent għall-proporzjonalità: il-massa doppja tiddoppja l-enerġija (2 kg × 4000 J/(kg·K) × 5 K = 40,000 J isir 80,000 J fuq 4 kg), u l-istess għall-bidla doppja fit-temperatura. Materjali differenti tassew jaħlsu rati differenti.
Kif jinqabad
Il-liġi tal-gaż ideali werwiet kif it-temperatura ta’ gaż tippreskrivi l-pressjoni tagħha; din hi l-lista tal-prezzi biex tibdel it-temperatura x’jien — massa, materjal, u bidla, moltiplicati flimkien. Il-magni tas-sħana, li jmiss, jippruvaw imexxu dak il-fluss ta’ sħana f’ċiklu u jestraġġaw xogħol minnu, u se jieħdu hsieb bir-reqqa kemm jkollhom jispendu sħana.