Muatan haba tentu (specific heat capacity) mengaitkan tenaga yang dipindahkan kepada sesuatu bahan dengan jisim dan perubahan suhunya: Q = m × c × Δθ. Ia muncul dalam IGCSE Physics apabila soalan memanaskan atau menyejukkan sejumlah air, logam atau bahan lain dan meminta tenaga, jisim, perubahan suhu atau c.
Bahagian yang sukar jarang sekali algebranya. Yang sukar ialah menggunakan kg, J dan °C bersama-sama dan tidak mencampurkannya dengan gram, kilojoule atau suhu akhir.
Bagaimanakah persamaan ini berfungsi, langkah demi langkah?
Q ialah tenaga yang dipindahkan dalam joule (J), m ialah jisim dalam kilogram (kg), c ialah muatan haba tentu dalam J/kg °C, dan Δθ ialah perubahan suhu dalam °C.
- Senaraikan yang diketahui dan tulis setiap satu dengan unitnya.
- Tukar unit sekarang: g kepada kg, kJ kepada J, minit kepada saat jika kuasa terlibat.
- Cari perubahan suhu dengan menolak: Δθ = akhir − awal.
- Susun semula jika perlu: Δθ = Q ÷ (m × c), m = Q ÷ (c × Δθ), atau c = Q ÷ (m × Δθ).
- Hitung, kemudian semak saiznya: adakah jawapan munasabah bagi bahan dan jumlah tenaga itu?
Tabiat yang berguna ialah mengira m × c dahulu. Ia ialah tenaga yang diperlukan bagi setiap 1 °C perubahan untuk objek tertentu ini, dan ia memudahkan semua langkah seterusnya.
Contoh berlangkah
Sebuah periuk berisi 1.2 kg air dipanaskan dari 18 °C ke 38 °C. (Data contoh rekaan.) Muatan haba tentu air ialah 4200 J/kg °C. Berapakah tenaga yang diperoleh air?
Langkah 1, senarai: m = 1.2 kg, c = 4200 J/kg °C, awal 18 °C, akhir 38 °C.
Langkah 2, unit: jisim sudah dalam kg.
Langkah 3, perubahan suhu: Δθ = 38 − 18 = 20 °C.
Langkah 4, hitung: Q = 1.2 × 4200 × 20. Mula-mula 1.2 × 4200 = 5040 J/°C. Kemudian 5040 × 20 = 100 800 J.
Langkah 5, jawapan: Q = 100 800 J, atau kira-kira 101 kJ.
Semak dari arah bertentangan: 100 800 ÷ (1.2 × 4200) = 100 800 ÷ 5040 = 20 °C, iaitu perubahan suhu asal.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kesilapan lazim ialah menggunakan jisim dalam gram kerana begitulah soalan memberikannya.
Jawapan yang salah: Q = 1200 × 4200 × 20 = 100 800 000 J
Pelajar menaip 1200 g terus ke dalam persamaan yang memerlukan kg. Jawapan itu tepat 1000 kali terlalu besar.
Pembetulannya ialah menukar sebelum melakukan apa-apa: 1200 g = 1.2 kg. Semakan saiz yang pantas juga dapat menangkapnya. Sebuah periuk air tidak memerlukan seratus juta joule untuk naik 20 °C.
Semak diri anda
Beri setiap jawapan dengan unitnya.
1. Berapakah tenaga yang diperlukan untuk menaikkan suhu 2.0 kg air dari 25 °C ke 35 °C? (c = 4200 J/kg °C)
Lihat jawapan
Δθ = 35 − 25 = 10 °C. Q = 2.0 × 4200 × 10 = 84 000 J (84 kJ).
2. Sebuah blok aluminium 250 g (c = 900 J/kg °C) menyerap 18 000 J. Berapakah kenaikan suhunya?
Lihat jawapan
m = 250 g = 0.250 kg. m × c = 0.250 × 900 = 225 J/°C. Δθ = 18 000 ÷ 225 = 80 °C.
3. Sekeping logam 0.40 kg memerlukan 12 kJ untuk naik 15 °C. Hitung muatan haba tentunya.
Lihat jawapan
12 kJ = 12 000 J. c = Q ÷ (m × Δθ) = 12 000 ÷ (0.40 × 15) = 12 000 ÷ 6.0 = 2000 J/kg °C.
Ke mana selepas ini
Apabila persamaan ini sudah automatik, teruskan ke mentafsir kecerunan tenaga-suhu, yang membaca hubungan yang sama daripada graf. Seluruh topik disatukan dalam set latihan pengiraan haba.
Sesetengah pelajar mengikuti setiap langkah di sini tetapi masih tersilap unit apabila soalan yang lebih panjang mencampurkan beberapa kuantiti. Guru kami mencari corak itu dalam tuisyen Physics dalam talian satu dengan satu.