تأثیر جرم بر دما با انرژی گرمایی برابر

راهنمایی کوتاه: وقتی انرژی گرمایی یکسان باشد، ظرفی که جرم کمتری دارد دمای بالاتری خواهد داشت.

گام‌به‌گام:

• ۱) فرمول اصلی: رابطه بین انرژی گرمایی (Q)، جرم (m)، ظرفیت گرمایی ویژه (c) و تغییر دما (ΔT) به صورت Q = m·c·ΔT است.
• ۲) فرض مسئله: انرژی گرمایی داده‌شده به هر دو ظرف برابر است (Q₁ = Q₂).
• ۳) اگر جرم ظرف اول کمتر باشد (m₁ < m₂) و ظرفیت گرمایی ویژه یکسان فرض شود (c₁ = c₂)، از فرمول نتیجه می‌گیریم: ΔT ∝ 1/m.
• ۴) بنابراین، ظرف با جرم کمتر، تغییر دمای بیشتری خواهد داشت (ΔT₁ > ΔT₂).
• ۵) اگر دمای اولیه یکسان باشد، ظرف با جرم کمتر دمای نهایی بالاتری خواهد داشت.

پاسخ نهایی: ظرفی که جرم کمتری دارد دمای بیشتری خواهد داشت، زیرا انرژی گرمایی یکسان بین ذرات کمتری توزیع می‌شود و دمای هر ذره بیشتر افزایش می‌یابد.

مثال مشابه: فرض کنید دو لیوان آب داریم: یکی با ۱۰۰ گرم آب و دیگری با ۲۰۰ گرم آب. اگر به هر دو لیوان ۱۰۰۰ ژول انرژی گرمایی بدهیم، لیوان ۱۰۰ گرمی دمای بیشتری افزایش خواهد داد.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی مفهوم ظرفیت گرمایی (C = m·c) را بررسی کنی. ظرفیت گرمایی کل، مقدار انرژی مورد نیاز برای افزایش دمای جسم به اندازه ۱ درجه سانتی‌گراد است. هرچه ظرفیت گرمایی کمتر باشد، با انرژی یکسان، دمای بیشتری افزایش می‌یابد.