Kalorimetrická rovnice a příklady

Příklad 1: Vložení válečku do vody

• Situace: Hliníkový váleček o hmotnosti 200 g a teplotě 200°C vložen do vody o teplotě 20°C. Stabilizovaná teplota je 27°C.
• Cíl: Určení hmotnosti vody.
• Důležité údaje:
  • Hliník:
    • Hmotnost (m): 0,2 kg
    • Teplota (TAL): 200°C
    • Měrná tepelná kapacita (CAL): 896 J/kg·K
  • Voda:
    • Počáteční teplota (Tv): 20°C
    • Měrná tepelná kapacita (C vody): 4200 J/kg·K
• Postup:
  1. Určení teplé (váleček) a studené části (voda).
  2. Použití kalorimetrické rovnice: C1M1(T1 − T) = C2M2(T − T2).
  3. Úprava rovnice pro hmotnost vody (M2).
  4. Výpočet: M2 = (C1M1(T1 − T)) / (C2(T − T2)) = 1,05 kg.

Příklad 2: Vložení železné kostky do oleje

• Situace: Olej o hmotnosti 500 g, teplotě 50°C s kalorimetrem o tepelné kapacitě 80 J/K. Vložení železné kostky o teplotě 650°C, hmotnosti 300 g.
• Cíl: Určení výsledné teploty směsi.
• Důležité údaje:
  • Olej:
    • Hmotnost: 0,5 kg
    • Počáteční teplota: 50°C
    • Měrná tepelná kapacita: 2100 J/kg·K
  • Železná kostka:
    • Hmotnost: 0,3 kg
    • Počáteční teplota: 650°C
    • Měrná tepelná kapacita: 420 J/kg·K
  • Kalorimetr:
    • Tepelná kapacita: 80 J/K
• Postup:
  1. Určení teplé (kostka) a studené části (olej).
  2. Přidání kalorimetru na stranu studené části.
  3. Použití rovnice a úprava pro výslednou teplotu (T).
  4. Výpočet: T = (C1M1T1 + C2M2T2 + CKT2) / (C2M2 + CK + C1M1) ≈ 110,2°C.

Závěr

• Důležité kroky:
  • Správný zápis všech veličin a podmínek.
  • Rozhodnutí, co je teplá a studená část.
  • Správné dosazení do kalorimetrické rovnice.
  • Kontrola výsledků v rámci očekávaných teplot.
• Poznámky:
  • U každého příkladu bylo nutné vyhledat měrné tepelné kapacity.
  • Výpočty jsou náročné na přesnost při manipulaci s rovnicí a zadávání do kalkulačky.