Bevezetés a meteorológiába

2. A fajhő

Bár már korábban többször is találkoztunk a fogalommal, itt mégis, "a rend kedvéért" újra elővesszük, "leporoljuk" ismereteinket, és számokban is megpróbáljuk kifejezni.

Vajon mely tényezőknek "van beleszólása" az adott anyag felmelegítéséhez szükséges energia mennyiségébe? Kísérletet sem kell végeznünk ahhoz, hiszen a mindennapi életből ismert dolog, hogy nagyobb fazék vizet lassabban tudunk felforralni, mint mondjuk egy pár virslihez szükséges mennyiséget. Mivel a légköri nyomás mindekettőnél azonos volt, az nem befolyásolhatta az eredményt. A hőmérséklet mindkét esetben ugyanannyit változott, tehát azzal is ez a helyzet, és meg kell említenünk, hogy ugyanazt az anyagot melegítettük.
Kísérletekkel igazolható, hogy a felemelegítéshez szükséges időt tekintve a tömeg és a hőmennyiség közt egyenes arányosság van.

Ha megfordítjuk a helyzetet, és különböző mértékben akarunk felmelegíteni azonos mennyiségű vizet, akkor azt láthatjuk, hogy a hőmérséklet-különbség és a hőmennyiség közt is egyenes arányosság van (az anyagot és a tömeget természetesen nem változtatva).

Az energiáról korábban tanultunk, most azokat az ismereteinket bővítve körbejárunk egy új energiafajtát, a hőenergiát. Laboratóriumi vizsgálatok alapján az alábbi táblázatot állították össze, vizsgálva, hogyan függ össze a hőmennyiség, a tömeg és a hőmérséklet-változás.

Hőmennyiség (Q) 42000 J 84000 J 126000 J 252000 J
Tömeg (m) 2 kg 4 kg 3 kg 3kg
Hőm.-változás 5 5 10 20
hányados 4200 4200 4200 4200

Ezek szerint a hőmennyiség, valamint a tömeg és a hőmérséklet-változás szarzatának a hányadosa mindegyik esetben ugyanakkora:4200

Ez a mennyiség jellemző a vízre. Ugyanez az érték petróleumnál 2100, alkoholnál 2400. Az ily módon meghatározott érték a fajhő, jele a c.

A fajhőt tehát így számíthatjuk ki: hőmennyiség / tömeg*hőmérséklet-változás, azaz

 

5.2.1. Tavaly milyen kísérletet végeztünk fajhővel kapcsolatosan?

 

 

 

5.2.2. A 3 kg tömegű tégla hőmérséklete 50 Celsius fokkal emelkedik, belső energiája 126 000 J-lal nő termikus kölcsönhatás közben. Mennyi a tégla fajhője?

 

 

 

5.2.3. Kísérleteink során 55 Celsius fokkal csökken az 50 g tömegű rézhenger hőmérséklete. A réz fajhője 400 . Mennyivel csökkent a rézhenger belső energiája?

 

 

5.2.4. Fürdéshez 250 kg vizet melegítünk 18-ról 38 Celsius fokosra. A víz fajhője 4200 .
Mekkora a hőmennyiség?

 

 

 

5.2.5. Húslevest főzünk. A hűtőszekrényből kivett 0,5 kg tömegű 2 Celsius fok hőmérsékletű husit 20 Celsius fokos vízbe tesszük. A kialakult közös hőmérséklet 18 Celsius fokos lesz. A víz belsőenergia-csökkenése 24 kJ. Mekkora a hús fajhője?