Comprendre l'énergie cinétique et la température
* énergie cinétique: L'énergie du mouvement. Dans une substance, les molécules se déplacent constamment et leur énergie cinétique moyenne est directement liée à la température.
* Température: Une mesure de l'énergie cinétique moyenne des molécules dans une substance.
le problème
Vous voulez trouver l'énergie cinétique moyenne du café et du thé. Le problème est que l'énergie cinétique moyenne est * proportionnelle * à la température, mais nous avons besoin d'une relation spécifique pour obtenir une réponse numérique.
Voici ce que nous devons savoir pour calculer l'énergie cinétique moyenne:
1. Capacité de chaleur spécifique: Cela nous indique la quantité d'énergie nécessaire pour augmenter la température d'une masse spécifique de la substance par un degré Celsius (ou Kelvin).
2. Masse: Nous devons connaître la masse du café et du thé (pas seulement le volume) pour calculer l'énergie totale.
3. une constante: L'équation de l'énergie cinétique est:
`` '
Ke =(3/2) * k * t
`` '
Où:
* Ke est de l'énergie cinétique
* k est la constante de Boltzmann (1.380649 × 10⁻²³ J / K)
* T est la température à Kelvin (K)
Calcul de l'énergie cinétique moyenne:
1. Convertir les températures en Kelvin: Ajouter 273.15 aux températures Celsius:
* Café 1:34 ° C + 273,15 =307,15 K
* Café 2:38 ° C + 273,15 =311,15 K
* Thé:43 ° C + 273,15 =316,15 K
2. Trouvez la masse: Vous aurez besoin de connaître la densité du café et du thé (en supposant qu'ils sont principalement de l'eau) pour convertir le volume en masse. La densité de l'eau est d'environ 1 g / ml.
3. Calculez l'énergie cinétique pour chacun: Utilisez l'équation Ke =(3/2) * K * T avec les températures de Kelvin.
4. Énergie cinétique moyenne (facultative): Si vous voulez ensemble l'énergie cinétique moyenne de tout le café et le thé, vous devrez calculer l'énergie totale (masse * Changement de température spécifique *) pour chacun, puis les en moyenne.
Exemple
Disons que le café et le thé ont une densité près de l'eau (1 g / ml).
* Café 1: 0,5 L =500 ml. En supposant que la densité est de 1 g / ml, la masse est de 500 g.
* Café 2: Identique à ci-dessus, 500 g.
* thé: 0,25 L =250 ml. En supposant que la densité est de 1 g / ml, la masse est de 250 g.
Ensuite, utilisez l'équation Ke =(3/2) * K * T pour calculer l'énergie cinétique pour chacune.
Remarque importante: L'énergie cinétique moyenne des molécules dans la substance est indépendante du volume de la substance. Cela ne dépend que de la température.
