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No início do século XIX, um cervejeiro e físico britânico chamado James Joule demonstrou que o calor e o trabalho mecânico eram duas formas da mesma coisa: energia. Sua descoberta ganhou um lugar duradouro na história da ciência; hoje, a unidade em que a energia e o calor são medidos recebe o nome dele. Você pode calcular facilmente a quantidade de calor absorvido ou liberado por um objeto, desde que saiba três coisas: sua massa, a mudança de temperatura e o tipo de material de que é feito.
TL; DR (muito longo; não leu)
TL; DR
Calcule os joules de calor absorvidos ou liberados usando a fórmula:
Calor = massa do objeto × mudança de temperatura × capacidade térmica específica do material
Procure a capacidade térmica específica do seu material. O primeiro link na seção de recursos lista as capacidades específicas de calor de sólidos comuns; o segundo link lista as capacidades de calor de líquidos comuns. Use o valor sob a coluna com unidades de kJ / kg K. Observe que kJ representa kilojoule, mil joules, enquanto kg é um quilograma, uma unidade de massa e K é Kelvin, uma unidade de temperatura. Uma mudança de um grau Kelvin é igual a uma mudança de um grau centígrado.
Subtraia a temperatura inicial do seu objeto da temperatura final para encontrar a mudança de temperatura. Se a sua mudança de temperatura estiver em Fahrenheit, converta-a em graus Kelvin usando a seguinte fórmula:
(Temperatura em Fahrenheit - 32) × 5/9 = temperatura em Celsius
Multiplique a mudança de temperatura pela capacidade específica de calor e pela massa do seu objeto. Isso lhe dará o calor perdido ou ganho em joules.
Exemplo: se 10 kg de água são aquecidos de 10 graus Celsius a 50 graus Celsius, quanta energia (em joules) eles absorvem?
Resposta: A capacidade térmica específica da água é (aproximadamente) 4.184 quilojoules / kg K.
(10 kg) × (variação da temperatura de 40 graus Celsius) × (4,184 kJ / kg K) = 1673,6 quilojoules.