>>भौतिकी: शरीर को गर्म करने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा की गणना और शीतलन के दौरान इसके द्वारा जारी की गई
शरीर को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा की गणना कैसे करें, यह जानने के लिए, हम पहले यह निर्धारित करते हैं कि यह किस मात्रा पर निर्भर करता है।
पिछले पैराग्राफ से, हम पहले से ही जानते हैं कि गर्मी की यह मात्रा उस पदार्थ के प्रकार पर निर्भर करती है जिसमें शरीर होता है (यानी, इसकी विशिष्ट गर्मी क्षमता):
क्यू सी . पर निर्भर करता है
लेकिन यह बिलकुल भी नहीं है।
यदि हम केतली में पानी गर्म करना चाहते हैं ताकि वह केवल गर्म हो जाए, तो हम इसे अधिक समय तक गर्म नहीं करेंगे। और पानी को गर्म करने के लिए, हम इसे अधिक समय तक गर्म करेंगे। लेकिन केतली जितनी देर हीटर के संपर्क में रहेगी, उतनी ही अधिक गर्मी उसे प्राप्त होगी।
इसलिए, गर्म करने के दौरान शरीर के तापमान में जितना अधिक परिवर्तन होता है, उतनी ही अधिक गर्मी को उसमें स्थानांतरित किया जाना चाहिए।
मान लें कि शरीर का प्रारंभिक तापमान टिनी के बराबर है, और अंतिम तापमान - tfin। तब शरीर के तापमान में परिवर्तन अंतर द्वारा व्यक्त किया जाएगा:
अंत में, हर कोई जानता है कि गरम करना, उदाहरण के लिए, 2 किलो पानी में 1 किलो पानी को गर्म करने में जितना समय लगता है उससे अधिक समय (और इसलिए अधिक गर्मी) लगता है। इसका अर्थ है कि किसी पिंड को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा उस पिंड के द्रव्यमान पर निर्भर करती है:
तो, गर्मी की मात्रा की गणना करने के लिए, आपको उस पदार्थ की विशिष्ट गर्मी क्षमता, इस शरीर का द्रव्यमान और इसके अंतिम और प्रारंभिक तापमान के बीच के अंतर को जानना होगा।
मान लीजिए, उदाहरण के लिए, यह निर्धारित करना आवश्यक है कि लोहे के हिस्से को 5 किलो के द्रव्यमान के साथ गर्म करने के लिए कितनी गर्मी की आवश्यकता होती है, बशर्ते कि इसका प्रारंभिक तापमान 20 डिग्री सेल्सियस हो और अंतिम तापमान 620 डिग्री सेल्सियस हो।
तालिका 8 से हम पाते हैं कि लोहे की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता c = 460 J/(kg°C) है। इसका मतलब है कि 1 किलो लोहे को 1 डिग्री सेल्सियस गर्म करने में 460 J लगता है।
5 किलो लोहे को 1 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए, ऊष्मा की 5 गुना मात्रा की आवश्यकता होती है, अर्थात। 460 जे * 5 = 2300 जे।
लोहे को 1°C से नहीं, बल्कि से गर्म करने के लिए ए t \u003d 600 ° C, एक और 600 गुना अधिक ऊष्मा की आवश्यकता होगी, अर्थात 2300 J X 600 \u003d 1 380000 J। ठीक उसी (मॉड्यूलो) ऊष्मा की मात्रा तब निकलेगी जब यह लोहा 620 से 20 ° C तक ठंडा होगा।
इसलिए, शरीर को गर्म करने के लिए या शीतलन के दौरान उसके द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा का पता लगाने के लिए, आपको शरीर की विशिष्ट ऊष्मा को उसके द्रव्यमान और उसके अंतिम और प्रारंभिक तापमान के बीच के अंतर से गुणा करना होगा: 
??? 1. उदाहरण दीजिए कि किसी पिंड को गर्म करने पर प्राप्त होने वाली ऊष्मा की मात्रा उसके द्रव्यमान और तापमान परिवर्तन पर निर्भर करती है। 2. किस सूत्र द्वारा शरीर को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा या उसके द्वारा निर्मुक्त की जाती है जब ठंडा?
एस.वी. ग्रोमोव, एन.ए. मातृभूमि, भौतिकी ग्रेड 8
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पानी में उच्च विशिष्ट ताप क्षमता होती है, जो तंत्र से अच्छी गर्मी हटाने में योगदान करती है।
722. किस मामले में अधिक ऊर्जा खर्च की जानी चाहिए: एक लीटर पानी को 1 डिग्री सेल्सियस गर्म करने के लिए या एक सौ ग्राम पानी को 1 डिग्री सेल्सियस गर्म करने के लिए?
एक लीटर पानी गर्म करने के लिए, चूंकि द्रव्यमान जितना बड़ा होता है, उतनी ही अधिक ऊर्जा खर्च करने की आवश्यकता होती है।
723. समान द्रव्यमान के क्यूप्रोनिकेल और चांदी के कांटे गर्म पानी में डूबे हुए थे। क्या उन्हें पानी से उतनी ही मात्रा में ऊष्मा प्राप्त होती है?
एक कप्रोनिकेल कांटा अधिक गर्मी प्राप्त करेगा, क्योंकि कप्रोनिकेल की विशिष्ट गर्मी चांदी की तुलना में अधिक होती है।
724. सीसे का एक टुकड़ा और एक ही द्रव्यमान का कच्चा लोहा का एक टुकड़ा एक हथौड़े से तीन बार मारा गया। कौन सा हिस्सा गर्म हो गया?
सीसा अधिक गर्म होगा क्योंकि इसकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता कच्चा लोहा से कम है, और सीसा को गर्म करने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
725. एक फ्लास्क में पानी है, दूसरे में समान द्रव्यमान और तापमान का मिट्टी का तेल है। समान रूप से गर्म किए गए लोहे के घन को प्रत्येक फ्लास्क में फेंका गया। उच्च तापमान तक क्या गर्म होगा - पानी या मिट्टी का तेल?
मिटटी तेल।
726. समुद्र के किनारे के शहरों में अंतर्देशीय स्थित शहरों की तुलना में सर्दियों और गर्मियों में तापमान में उतार-चढ़ाव कम तेज क्यों होता है?
पानी गर्म होता है और हवा की तुलना में धीमी गति से ठंडा होता है। सर्दियों में, यह ठंडा हो जाता है और गर्म हवा को जमीन पर ले जाता है, जिससे तट पर जलवायु गर्म हो जाती है।
727. एल्युमिनियम की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 920 J/kg °C है। इसका क्या मतलब है?
इसका मतलब है कि 1 किलो एल्युमिनियम को 1 डिग्री सेल्सियस गर्म करने में 920 J लगता है।
728. 1 किलो के समान द्रव्यमान के एल्यूमीनियम और तांबे की सलाखों को 1 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा किया जाता है। प्रत्येक ब्लॉक की आंतरिक ऊर्जा में कितना परिवर्तन होगा? कौन सा बार ज्यादा और कितना बदलेगा?
729. एक किलोग्राम लोहे के बिलेट को 45 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए कितनी मात्रा में ऊष्मा की आवश्यकता होती है?
730. 0.25 किग्रा जल को 30°C से 50°C तक गर्म करने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है?
731. 5 डिग्री सेल्सियस गर्म करने पर दो लीटर पानी की आंतरिक ऊर्जा कैसे बदलेगी?
732. 5 ग्राम पानी को 20°C से 30°C तक गर्म करने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है?
733. 0.03 किलो वजन वाली एक एल्यूमीनियम गेंद को 72 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए कितनी मात्रा में गर्मी की आवश्यकता होती है?
734. 15 किलो तांबे को 80 डिग्री सेल्सियस गर्म करने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा की गणना करें।
735. 5 किलो तांबे को 10 डिग्री सेल्सियस से 200 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा की गणना करें।
736. 0.2 किग्रा जल को 15°C से 20°C तक गर्म करने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है?
737. 0.3 किलो वजन का पानी 20 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा हो गया है। पानी की आंतरिक ऊर्जा कितनी कम हो जाती है?
738. 0.4 किलो पानी को 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 30 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म करने के लिए कितनी गर्मी की आवश्यकता होती है?
739. 2.5 किग्रा जल को 20°C तक गर्म करने पर कितनी ऊष्मा खर्च होती है?
740. 250 ग्राम पानी 90 डिग्री सेल्सियस से 40 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा होने पर कितनी गर्मी निकलती है?
741. 0.015 लीटर पानी को 1 डिग्री सेल्सियस गर्म करने के लिए कितनी गर्मी की आवश्यकता होती है?
742. 300 m3 के आयतन वाले तालाब को 10 °C गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा की गणना करें?
743. 1 किलो पानी का तापमान 30°C से 40°C तक बढ़ाने के लिए उसे कितनी ऊष्मा देनी चाहिए?
744. 10 लीटर की मात्रा वाला पानी 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान से 40 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक ठंडा हो गया है। इस मामले में कितनी गर्मी निकलती है?
745. 1 m3 रेत को 60 °C गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा की गणना करें।
746. वायु मात्रा 60 एम3, विशिष्ट ताप क्षमता 1000 जे/किलो डिग्री सेल्सियस, वायु घनत्व 1.29 किलो/एम3। इसे 22°C तक बढ़ाने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता है?
747. 4.20 103 J ऊष्मा खर्च करते हुए पानी को 10 ° C गर्म किया गया। पानी की मात्रा निर्धारित करें।
748. 0.5 किलो वजन वाले पानी में 20.95 kJ गर्मी बताई गई। पानी का तापमान क्या था यदि पानी का प्रारंभिक तापमान 20 डिग्री सेल्सियस था?
749. 10 डिग्री सेल्सियस पर 8 किलो पानी 2.5 किलो वजन वाले तांबे के बर्तन में डाला जाता है। एक बर्तन में पानी को उबालने के लिए कितनी गर्मी चाहिए?
750. 15 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक लीटर पानी 300 ग्राम वजन वाले तांबे के करछुल में डाला जाता है। करछुल में पानी को 85 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए कितनी गर्मी की आवश्यकता होती है?
751. 3 किलो वजन के गर्म ग्रेनाइट का एक टुकड़ा पानी में रखा जाता है। ग्रेनाइट 12.6 kJ गर्मी को पानी में स्थानांतरित करता है, 10 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा करता है। पत्थर की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता क्या है?
752. 50 डिग्री सेल्सियस पर गर्म पानी 12 डिग्री सेल्सियस पर 5 किलो पानी में मिलाया जाता है, 30 डिग्री सेल्सियस के तापमान के साथ मिश्रण प्राप्त होता है। कितना पानी डाला?
753. 40°C पर पानी प्राप्त करने के लिए 60°C पर 3 लीटर पानी में 20°C पर पानी मिलाया गया। कितना पानी डाला?
754. मिश्रण का तापमान क्या होगा यदि 80 डिग्री सेल्सियस पर 600 ग्राम पानी को 200 ग्राम पानी के साथ 20 डिग्री सेल्सियस पर मिलाया जाता है?
755. 90°C पर एक लीटर पानी 10°C पर पानी में डाला गया, और पानी का तापमान 60°C हो गया। कितना ठंडा पानी था?
756. निर्धारित करें कि एक बर्तन में कितना गर्म पानी 60 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाना चाहिए, यदि बर्तन में पहले से ही 15 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 20 लीटर ठंडा पानी है; मिश्रण का तापमान 40 डिग्री सेल्सियस होना चाहिए।
757. निर्धारित करें कि 425 ग्राम पानी को 20 डिग्री सेल्सियस गर्म करने के लिए कितनी गर्मी की आवश्यकता है।
758. अगर पानी 167.2 kJ प्राप्त करता है तो 5 किलो पानी कितने डिग्री गर्म होगा?
759. तापमान t1 से तापमान t2 पर m ग्राम पानी को गर्म करने के लिए कितनी गर्मी की आवश्यकता होती है?
760. कैलोरीमीटर में 15 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 2 किलो पानी डाला जाता है। कैलोरीमीटर का पानी किस तापमान तक गर्म होगा यदि 500 ग्राम का पीतल का वजन 100 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है? पीतल की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 0.37 kJ/(kg °C) है।
761. तांबे, टिन और एल्यूमीनियम के समान आयतन के टुकड़े हैं। इनमें से किस टुकड़े में सबसे बड़ी और सबसे छोटी ताप क्षमता है?
762. 450 ग्राम पानी, जिसका तापमान 20 डिग्री सेल्सियस है, कैलोरीमीटर में डाला गया था। जब 200 ग्राम लोहे के बुरादे को 100°C तक गर्म करके इस पानी में डुबोया गया, तो पानी का तापमान 24°C हो गया। चूरा की विशिष्ट ताप क्षमता निर्धारित करें।
763. 100 ग्राम वजन वाले तांबे के कैलोरीमीटर में 738 ग्राम पानी होता है, जिसका तापमान 15 डिग्री सेल्सियस होता है। इस कैलोरीमीटर में 200 ग्राम तांबे को 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर उतारा गया, जिसके बाद कैलोरीमीटर का तापमान बढ़कर 17 डिग्री सेल्सियस हो गया। तांबे की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता क्या है?
764. 10 ग्राम वजन वाली स्टील की गेंद को भट्ठी से बाहर निकाला जाता है और 10 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पानी में उतारा जाता है। पानी का तापमान 25 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ गया। यदि पानी का द्रव्यमान 50 ग्राम है तो ओवन में गेंद का तापमान क्या था? स्टील की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 0.5 kJ/(kg °C) है।
770. 2 किलो वजन वाली स्टील की छेनी को 800 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म किया गया और फिर 10 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 15 लीटर पानी वाले बर्तन में उतारा गया। बर्तन में पानी किस तापमान पर गर्म किया जाएगा?
(संकेत। इस समस्या को हल करने के लिए, एक समीकरण बनाना आवश्यक है जिसमें कटर को कम करने के बाद बर्तन में पानी का वांछित तापमान अज्ञात के रूप में लिया जाता है।)
771. यदि आप 0.02 किलो पानी 15 डिग्री सेल्सियस, 0.03 किलो पानी 25 डिग्री सेल्सियस और 0.01 किलो पानी 60 डिग्री सेल्सियस पर मिलाते हैं तो पानी कितना तापमान प्राप्त करेगा?
772. एक अच्छी तरह हवादार वर्ग को गर्म करने के लिए प्रति घंटे 4.19 एमजे की गर्मी की आवश्यकता होती है। पानी हीटिंग रेडिएटर्स में 80 डिग्री सेल्सियस पर प्रवेश करता है और 72 डिग्री सेल्सियस पर बाहर निकलता है। प्रत्येक घंटे रेडिएटर्स को कितना पानी दिया जाना चाहिए?
773. 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 0.1 किलोग्राम वजन के लेड को 15 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 0.04 किलोग्राम वजन वाले एल्यूमीनियम कैलोरीमीटर में 0.24 किलोग्राम पानी में डुबोया गया था। उसके बाद, कैलोरीमीटर में 16 डिग्री सेल्सियस का तापमान स्थापित किया गया था। लेड की विशिष्ट ऊष्मा धारिता क्या है?
रूपरेखा योजना
8 "ई" कक्षा में भौतिकी का पाठ खोलें
एमओयू व्यायामशाला संख्या 77, ओ। टॉलियाटी
भौतिकी शिक्षक
इवानोवा मारिया कोंस्टेंटिनोव्ना
पाठ विषय:
शीतलन के दौरान शरीर को गर्म करने या उसके द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा की गणना के लिए समस्याओं को हल करना।
की तिथि:
पाठ का उद्देश्य:
हीटिंग के लिए आवश्यक और शीतलन के दौरान जारी की गई गर्मी की मात्रा की गणना करने में व्यावहारिक कौशल विकसित करना;
गिनती कौशल विकसित करना, समस्याओं की साजिश का विश्लेषण करने में तार्किक कौशल में सुधार करना, गुणात्मक और कम्प्यूटेशनल समस्याओं को हल करना;
जोड़े में काम करने की क्षमता विकसित करने के लिए, प्रतिद्वंद्वी की राय का सम्मान करें और उनकी बात का बचाव करें, भौतिकी में कार्यों को पूरा करते समय सावधान रहें।
सबक उपकरण:
कंप्यूटर, प्रोजेक्टर, विषय पर प्रस्तुति (परिशिष्ट संख्या 1), डिजिटल शैक्षिक संसाधनों के एकल संग्रह से सामग्री।
पाठ प्रकार:
समस्या को सुलझाना।
“अपनी उँगली को माचिस की लौ में डाल, तब तू ऐसा अनुभव करेगा, जो न स्वर्ग में और न पृय्वी पर है; हालाँकि, जो कुछ भी हुआ है वह केवल अणुओं के टकराव का परिणाम है।
जे. व्हीलर
कक्षाओं के दौरान:
आयोजन का समय
छात्रों का अभिवादन।
अनुपस्थित छात्रों की जांच की जा रही है।
पाठ के विषय और उद्देश्यों की प्रस्तुति।
गृहकार्य की जाँच करना।
1.ललाट सर्वेक्षण
किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा धारिता क्या है? (स्लाइड #1)
किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा धारिता का मात्रक क्या है?
पानी के पिंड धीरे-धीरे क्यों जमते हैं? बर्फ लंबे समय तक नदियों और विशेष रूप से झीलों को क्यों नहीं छोड़ती है, हालांकि मौसम लंबे समय से गर्म है?
काकेशस के काला सागर तट पर सर्दियों में भी यह पर्याप्त गर्म क्यों है?
कुछ धातुएं पानी से ज्यादा तेजी से ठंडी क्यों होती हैं? (स्लाइड #2)
2. व्यक्तिगत सर्वेक्षण (कई छात्रों के लिए बहु-स्तरीय कार्यों वाले कार्ड)
एक नए विषय की खोज।
1. ऊष्मा की मात्रा की अवधारणा की पुनरावृत्ति।
गर्मी की मात्रा- गर्मी हस्तांतरण के दौरान आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन का एक मात्रात्मक उपाय।
शरीर द्वारा अवशोषित गर्मी की मात्रा को सकारात्मक माना जाता है, और जारी की गई गर्मी की मात्रा नकारात्मक होती है। अभिव्यक्ति "शरीर में एक निश्चित मात्रा में गर्मी होती है" या "शरीर में कुछ मात्रा में गर्मी होती है (संग्रहित) होती है" का कोई मतलब नहीं है। ऊष्मा की मात्रा किसी भी प्रक्रिया में प्राप्त या दी जा सकती है, लेकिन इसे धारण नहीं किया जा सकता है।
पिंडों के बीच की सीमा पर ऊष्मा विनिमय के दौरान, ठंडे पिंड के धीरे-धीरे गतिमान अणु गर्म पिंड के तेजी से गतिमान अणुओं के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। नतीजतन, अणुओं की गतिज ऊर्जा संरेखित होती है और ठंडे शरीर के अणुओं की गति बढ़ जाती है, जबकि गर्म शरीर के अणुओं की गति कम हो जाती है।
ऊष्मा विनिमय के दौरान, ऊर्जा का एक रूप से दूसरे रूप में रूपांतरण नहीं होता है; एक गर्म शरीर की आंतरिक ऊर्जा का कुछ हिस्सा ठंडे शरीर में स्थानांतरित हो जाता है।
2. ऊष्मा की मात्रा का सूत्र.
हम गर्मी की मात्रा की गणना के लिए समस्याओं को हल करने के लिए एक कार्य सूत्र प्राप्त करते हैं: क्यू = से। मी ( टी 2 - टी 1 ) - बोर्ड पर और नोटबुक में लिखना.
हम पाते हैं कि शरीर द्वारा दी या प्राप्त की गई ऊष्मा की मात्रा शरीर के प्रारंभिक तापमान, उसके द्रव्यमान और उसकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता पर निर्भर करती है।
व्यवहार में, थर्मल गणना का अक्सर उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, इमारतों का निर्माण करते समय, यह ध्यान रखना आवश्यक है कि पूरे हीटिंग सिस्टम को भवन को कितनी गर्मी देनी चाहिए। आपको यह भी पता होना चाहिए कि खिड़कियों, दीवारों, दरवाजों के जरिए आसपास की जगह में कितनी गर्मी जाएगी।
3 . विभिन्न मात्राओं पर ऊष्मा की मात्रा की निर्भरता . (स्लाइड्स #3, #4, #5, #6)
4 . विशिष्ट ताप (स्लाइड नंबर 7)
5. ऊष्मा की मात्रा मापने की इकाइयाँ (स्लाइड नंबर 8)
6. ऊष्मा की मात्रा की गणना के लिए किसी समस्या को हल करने का एक उदाहरण (स्लाइड नंबर 10)
7. बोर्ड पर और नोटबुक में गर्मी की मात्रा की गणना के लिए समस्याओं का समाधान
हमें यह भी पता चलता है कि यदि पिंडों के बीच ऊष्मा का आदान-प्रदान होता है, तो सभी ताप निकायों की आंतरिक ऊर्जा उतनी ही बढ़ जाती है जितनी कि शीतलन निकायों की आंतरिक ऊर्जा घट जाती है। ऐसा करने के लिए, हम पाठ्यपुस्तक के 9 से हल की गई समस्या के उदाहरण का उपयोग करते हैं।
गतिशील विराम।
चतुर्थ। अध्ययन सामग्री का समेकन।
1. आत्म-नियंत्रण के लिए प्रश्न (स्लाइड नंबर 9)
2. गुणवत्ता की समस्याओं का समाधान:
रेगिस्तान में दिन में गर्मी क्यों होती है, लेकिन रात में तापमान 0 डिग्री सेल्सियस से नीचे चला जाता है? (रेत की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता कम होती है, इसलिए यह गर्म हो जाती है और जल्दी ठंडी हो जाती है।)
सीसे का एक टुकड़ा और समान द्रव्यमान का स्टील का एक टुकड़ा हथौड़े से समान बार मारा गया। कौन सा टुकड़ा गर्म हो गया? क्यों? (सीसा का टुकड़ा अधिक गर्म होता है, क्योंकि सीसे की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता कम होती है।)
लोहे के चूल्हे ईंट के चूल्हे की तुलना में कमरे को तेजी से गर्म क्यों करते हैं, लेकिन इतने लंबे समय तक गर्म नहीं रहते? (तांबे की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता ईंट की तुलना में कम होती है।)
एक ही द्रव्यमान के तांबे और स्टील के वजन को समान मात्रा में गर्मी दी जाती है। कौन सा वजन तापमान को सबसे ज्यादा बदलेगा? (तांबे पर, क्योंकि तांबे की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता कम होती है।)
क्या अधिक ऊर्जा की खपत करता है: पानी गर्म करना या एल्यूमीनियम पैन को गर्म करना, यदि उनका द्रव्यमान समान हो? (पानी गर्म करने के लिए, क्योंकि पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता बड़ी होती है।)
जैसा कि आप जानते हैं, लोहे में तांबे की तुलना में उच्च विशिष्ट ताप क्षमता होती है। नतीजतन, लोहे से बने एक स्टिंगर को तांबे से बने एक ही स्टिंग की तुलना में आंतरिक ऊर्जा की अधिक आपूर्ति होगी, यदि उनका द्रव्यमान और तापमान समान हो। इसके बावजूद टांका लगाने वाले लोहे के सिरे तांबे से ही क्यों बनते हैं? (कॉपर में उच्च तापीय चालकता होती है।)
यह ज्ञात है कि धातु की तापीय चालकता कांच की तापीय चालकता से बहुत अधिक है। तो कैलोरीमीटर धातु के बने होते हैं कांच के क्यों नहीं? (धातु में उच्च तापीय चालकता और कम विशिष्ट ऊष्मा होती है, जिसके कारण कैलोरीमीटर के अंदर का तापमान जल्दी से बराबर हो जाता है, और इसे गर्म करने पर बहुत कम गर्मी खर्च होती है। इसके अलावा, धातु विकिरण कांच के विकिरण की तुलना में बहुत कम है, जो गर्मी के नुकसान को कम करता है।)
यह ज्ञात है कि ढीली बर्फ मिट्टी को जमने से अच्छी तरह से बचाती है, क्योंकि इसमें बहुत अधिक हवा होती है, जो गर्मी का कुचालक है। लेकिन आखिरकार, हवा की परतें भी उस मिट्टी से सटी हुई हैं जो बर्फ से ढकी नहीं है। फिर, वह इस मामले में ज्यादा क्यों नहीं जमती? (हवा, बर्फ से ढकी मिट्टी के संपर्क में, लगातार गति में है, मिश्रित है। यह चलती हवा पृथ्वी से गर्मी को दूर करती है और उसमें से नमी के वाष्पीकरण को बढ़ाती है। हवा, जो बर्फ के कणों के बीच है, निष्क्रिय है और, गर्मी के एक कुचालक के रूप में, पृथ्वी को ठंड से बचाती है।)
3. गणना की समस्याओं का समाधान
पहले दो कार्य अत्यधिक प्रेरित छात्रों द्वारा सामूहिक चर्चा के साथ ब्लैकबोर्ड पर हल किए जाते हैं। हम तर्क करने और समस्याओं को हल करने में सही दृष्टिकोण ढूंढते हैं।
कार्य 1.
तांबे के एक टुकड़े को 20°C से 170°C तक गर्म करने पर 140,000 J ताप व्यय हुआ। तांबे का द्रव्यमान निर्धारित करें।
कार्य #2
एक तरल की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता क्या है यदि इसे 2 लीटर को 20 ° C गर्म करने में 150,000 J लगे। तरल का घनत्व 1.5 g / cm³ है।
छात्र निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर जोड़ियों में देते हैं:
टास्क नंबर 3.
द्रव्यमान m . की दो तांबे की गेंदें हेऔर 4m हेगरम किया जाता है ताकि दोनों गेंदों को समान मात्रा में गर्मी प्राप्त हो। उसी समय, बड़ी गेंद को 5°C तक गर्म किया गया। छोटे द्रव्यमान की गेंद को कितना गर्म किया गया?
टास्क नंबर 4.
4 m³ बर्फ को 10°C से -40°C तक ठंडा करने पर कितनी ऊष्मा निकलती है?
टास्क नंबर 5.
किस स्थिति में दो पदार्थों को गर्म करने के लिए अधिक ऊष्मा की आवश्यकता होगी यदि दो पदार्थों का ताप समान है टी 1 = ∆टी 2 पहला पदार्थ एक ईंट है जिसका द्रव्यमान 2 किग्रा और s = 880 J / kg ° C है, और पीतल - 2 kg का द्रव्यमान और s \u003d 400 J / kg ° C
टास्क नंबर 6.
4 किग्रा द्रव्यमान की एक स्टील की छड़ को गर्म किया जाता है। इस मामले में, 200,000 J ऊष्मा खर्च की गई। अंतिम शरीर का तापमान निर्धारित करें यदि प्रारंभिक तापमान है टी 0 = 10°C
जब विद्यार्थी स्वयं ही समस्याओं का समाधान करते हैं तो प्रश्न उठना स्वाभाविक है। सबसे अधिक पूछे जाने वाले प्रश्नों पर सामूहिक रूप से चर्चा की जाती है। वे प्रश्न जो निजी प्रकृति के होते हैं, उनके व्यक्तिगत उत्तर दिए जाते हैं।
प्रतिबिंब। निशान लगाना।
शिक्षक: तो, दोस्तों, आज आपने पाठ में क्या सीखा और आपने क्या नया सीखा?
नमूना छात्र प्रतिक्रियाएं :
"शरीर को गर्म करने और शीतलन के दौरान जारी होने वाली गर्मी की मात्रा की गणना" विषय पर गुणात्मक और कम्प्यूटेशनल समस्याओं को हल करने के कौशल पर काम किया।
हम व्यवहार में आश्वस्त थे कि भौतिकी और गणित जैसे विषय कैसे ओवरलैप होते हैं और जुड़े होते हैं।
गृहकार्य:
V.I द्वारा समस्याओं के संग्रह से समस्या संख्या 1024, 1025 को हल करें। लुकाशिक, ई. वी. इवानोवा।
स्वतंत्र रूप से शरीर को गर्म करने के लिए या शीतलन के दौरान इसके द्वारा जारी की गई गर्मी की मात्रा की गणना के लिए एक समस्या के साथ आते हैं।
« भौतिकी - ग्रेड 10 "
पदार्थ का समग्र परिवर्तन किन प्रक्रियाओं में होता है?
पदार्थ की अवस्था को कैसे बदला जा सकता है?
आप किसी भी पिंड की आंतरिक ऊर्जा को काम करके, गर्म करके या, इसके विपरीत, ठंडा करके बदल सकते हैं।
इस प्रकार, धातु की फोर्जिंग करते समय, काम किया जाता है और इसे गर्म किया जाता है, जबकि साथ ही धातु को जलती हुई लौ पर गर्म किया जा सकता है।
साथ ही, यदि पिस्टन स्थिर है (चित्र 13.5), तो गर्म करने पर गैस का आयतन नहीं बदलता है और कोई कार्य नहीं होता है। लेकिन गैस का तापमान और इसलिए इसकी आंतरिक ऊर्जा बढ़ जाती है।
आंतरिक ऊर्जा बढ़ और घट सकती है, इसलिए गर्मी की मात्रा सकारात्मक या नकारात्मक हो सकती है।
बिना कार्य किये एक पिंड से दूसरे पिंड में ऊर्जा के स्थानान्तरण की प्रक्रिया कहलाती है गर्मी विनिमय.
गर्मी हस्तांतरण के दौरान आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन की मात्रात्मक माप को कहा जाता है गर्मी की मात्रा.
गर्मी हस्तांतरण की आणविक तस्वीर।
पिंडों के बीच की सीमा पर ऊष्मा विनिमय के दौरान, ठंडे पिंड के धीरे-धीरे गतिमान अणु गर्म पिंड के तेजी से गतिमान अणुओं के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। नतीजतन, अणुओं की गतिज ऊर्जा संरेखित होती है और ठंडे शरीर के अणुओं की गति बढ़ जाती है, जबकि गर्म शरीर के अणुओं की गति कम हो जाती है।
ऊष्मा विनिमय के दौरान, ऊर्जा का एक रूप से दूसरे रूप में रूपांतरण नहीं होता है; एक गर्म शरीर की आंतरिक ऊर्जा का हिस्सा कम गर्म शरीर में स्थानांतरित हो जाता है।
गर्मी और गर्मी क्षमता की मात्रा।
आप पहले से ही जानते हैं कि तापमान t 1 से तापमान t 2 तक द्रव्यमान m वाले किसी पिंड को गर्म करने के लिए, उसमें ऊष्मा की मात्रा को स्थानांतरित करना आवश्यक है:
क्यू \u003d सेमी (टी 2 - टी 1) \u003d सेमी t। (13.5)
जब शरीर ठंडा होता है, तो उसका अंतिम तापमान t2 प्रारंभिक तापमान t1 से कम हो जाता है और शरीर द्वारा छोड़ी गई गर्मी की मात्रा नकारात्मक होती है।
गुणांक c को सूत्र (13.5) में कहा जाता है विशिष्ट गर्मी की क्षमतापदार्थ।
विशिष्ट ताप- यह संख्यात्मक रूप से गर्मी की मात्रा के बराबर एक मान है जो 1 किलो के द्रव्यमान वाला पदार्थ प्राप्त करता है या छोड़ देता है जब उसका तापमान 1 के बदलता है।
गैसों की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता उस प्रक्रिया पर निर्भर करती है जिसके द्वारा ऊष्मा का स्थानांतरण होता है। यदि आप किसी गैस को स्थिर दाब पर गर्म करते हैं, तो वह फैल जाएगी और कार्य करेगी। स्थिर दाब पर किसी गैस को 1 °C तक गर्म करने के लिए, उसे स्थिर आयतन पर गर्म करने की अपेक्षा अधिक ऊष्मा स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है, जब गैस केवल गर्म होगी।
तरल पदार्थ और ठोस गर्म करने पर थोड़ा फैलते हैं। स्थिर आयतन और स्थिर दबाव पर उनकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमताएँ बहुत कम होती हैं।
वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा।
उबलने की प्रक्रिया के दौरान एक तरल को वाष्प में बदलने के लिए, इसमें एक निश्चित मात्रा में ऊष्मा को स्थानांतरित करना आवश्यक है। किसी द्रव को उबालने पर उसका तापमान नहीं बदलता है। एक स्थिर तापमान पर तरल के वाष्प में परिवर्तन से अणुओं की गतिज ऊर्जा में वृद्धि नहीं होती है, बल्कि उनकी बातचीत की संभावित ऊर्जा में वृद्धि होती है। आखिरकार, गैस के अणुओं के बीच की औसत दूरी तरल अणुओं के बीच की तुलना में बहुत अधिक है।
संख्यात्मक रूप से एक स्थिर तापमान पर 1 किलो तरल को भाप में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के बराबर मान कहलाता है वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा.
तरल वाष्पीकरण की प्रक्रिया किसी भी तापमान पर होती है, जबकि सबसे तेज़ अणु तरल छोड़ देते हैं, और वाष्पीकरण के दौरान यह ठंडा हो जाता है। वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा के बराबर होती है।
यह मान अक्षर r द्वारा निरूपित किया जाता है और जूल प्रति किलोग्राम (J / kg) में व्यक्त किया जाता है।
पानी के वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा बहुत अधिक होती है: r H20 = 2.256 10 6 J/kg 100 °C के तापमान पर। अन्य तरल पदार्थों में, जैसे अल्कोहल, ईथर, पारा, मिट्टी के तेल में, वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी पानी की तुलना में 3-10 गुना कम होती है।
द्रव्यमान m के एक द्रव को भाप में बदलने के लिए, ऊष्मा की मात्रा के बराबर की आवश्यकता होती है:
क्यू पी \u003d आरएम। (13.6)
जब भाप संघनित होती है, तो उतनी ही मात्रा में ऊष्मा निकलती है:
क्यू के \u003d -आरएम। (13.7)
संलयन की विशिष्ट ऊष्मा।
जब एक क्रिस्टलीय पिंड पिघलता है, तो उसे आपूर्ति की जाने वाली सारी गर्मी अणुओं के संपर्क की संभावित ऊर्जा को बढ़ाने के लिए जाती है। अणुओं की गतिज ऊर्जा में परिवर्तन नहीं होता है, क्योंकि गलनांक स्थिर तापमान पर होता है।
संख्यात्मक रूप से 1 किलो वजन वाले क्रिस्टलीय पदार्थ को गलनांक पर द्रव में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के बराबर मान कहलाता है संलयन की विशिष्ट ऊष्माऔर अक्षर द्वारा निरूपित किए जाते हैं।
1 किलो द्रव्यमान वाले पदार्थ के क्रिस्टलीकरण के दौरान, उतनी ही मात्रा में ऊष्मा निकलती है जितनी पिघलने के दौरान अवशोषित होती है।
बर्फ के पिघलने की विशिष्ट ऊष्मा अपेक्षाकृत अधिक होती है: 3.34 10 5 J/kg।
"यदि बर्फ में संलयन की उच्च गर्मी नहीं होती, तो वसंत ऋतु में बर्फ के पूरे द्रव्यमान को कुछ मिनटों या सेकंड में पिघलना पड़ता, क्योंकि गर्मी लगातार हवा से बर्फ में स्थानांतरित हो जाती है। इसके परिणाम भयानक होंगे; आखिरकार, मौजूदा स्थिति में भी, बड़ी बाढ़ और पानी की तेज धाराएं तब होती हैं जब बर्फ या बर्फ का बड़ा हिस्सा पिघल जाता है। आर. ब्लैक, 18वीं सदी
द्रव्यमान m के एक क्रिस्टलीय पिंड को पिघलाने के लिए, ऊष्मा की मात्रा की आवश्यकता होती है:
क्यूपीएल \u003d m। (13.8)
शरीर के क्रिस्टलीकरण के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा बराबर होती है:
क्यू करोड़ = -λm (13.9)
गर्मी संतुलन समीकरण।
एक प्रणाली के भीतर गर्मी विनिमय पर विचार करें जिसमें शुरू में अलग-अलग तापमान वाले कई निकाय होते हैं, उदाहरण के लिए, एक बर्तन में पानी के बीच गर्मी का आदान-प्रदान और एक गर्म लोहे की गेंद को पानी में उतारा जाता है। ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार, एक पिंड द्वारा दी गई ऊष्मा की मात्रा संख्यात्मक रूप से दूसरे द्वारा प्राप्त ऊष्मा की मात्रा के बराबर होती है।
दी गई ऊष्मा की मात्रा को ऋणात्मक माना जाता है, प्राप्त ऊष्मा की मात्रा को धनात्मक माना जाता है। अत: ऊष्मा की कुल मात्रा Q1 + Q2 = 0।
यदि एक पृथक प्रणाली में कई निकायों के बीच गर्मी का आदान-प्रदान होता है, तो
क्यू 1 + क्यू 2 + क्यू 3 + ... = 0. (13.10)
समीकरण (13.10) कहलाता है गर्मी संतुलन समीकरण.
यहाँ Q 1 Q 2, Q 3 - पिंडों द्वारा प्राप्त या दी गई ऊष्मा की मात्रा। ऊष्मा की इन मात्राओं को सूत्र (13.5) या सूत्रों (13.6) - (13.9) द्वारा व्यक्त किया जाता है, यदि पदार्थ के विभिन्न चरण परिवर्तन गर्मी हस्तांतरण (पिघलने, क्रिस्टलीकरण, वाष्पीकरण, संघनन) की प्रक्रिया में होते हैं।
(या गर्मी हस्तांतरण)।
किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता।
ताप क्षमता 1 डिग्री गर्म करने पर शरीर द्वारा अवशोषित ऊष्मा की मात्रा है।
शरीर की गर्मी क्षमता एक बड़े लैटिन अक्षर द्वारा इंगित की जाती है साथ में.
किसी पिंड की ऊष्मा क्षमता क्या निर्धारित करती है? सबसे पहले, इसके द्रव्यमान से। यह स्पष्ट है कि हीटिंग, उदाहरण के लिए, 1 किलोग्राम पानी को 200 ग्राम गर्म करने की तुलना में अधिक गर्मी की आवश्यकता होगी।
पदार्थ के प्रकार के बारे में क्या? आइए एक प्रयोग करते हैं। आइए हम दो समान बर्तन लें और उनमें से एक में 400 ग्राम पानी डालें, और दूसरे में 400 ग्राम का वनस्पति तेल डालें, हम उन्हें समान बर्नर की मदद से गर्म करना शुरू करेंगे। थर्मामीटर की रीडिंग देखने से हम देखेंगे कि तेल जल्दी गर्म हो जाता है। पानी और तेल को समान तापमान पर गर्म करने के लिए पानी को अधिक देर तक गर्म करना चाहिए। लेकिन जितनी देर हम पानी को गर्म करते हैं, उतनी ही अधिक गर्मी उसे बर्नर से प्राप्त होती है।
इस प्रकार, विभिन्न पदार्थों के समान द्रव्यमान को एक ही तापमान पर गर्म करने के लिए, अलग-अलग मात्रा में ऊष्मा की आवश्यकता होती है। किसी पिंड को गर्म करने के लिए जितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है, उसकी ऊष्मा क्षमता इस बात पर निर्भर करती है कि यह शरीर किस प्रकार के पदार्थ से बना है।
इसलिए, उदाहरण के लिए, 1 किलो के द्रव्यमान के साथ पानी के तापमान को 1 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाने के लिए, 4200 जे के बराबर गर्मी की मात्रा की आवश्यकता होती है, और सूरजमुखी के तेल के समान द्रव्यमान को 1 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए, की मात्रा 1700 J के बराबर ऊष्मा की आवश्यकता होती है।
किसी पदार्थ के 1 किलो को 1 गर्म करने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है, यह दर्शाने वाली भौतिक मात्रा कहलाती है विशिष्ट तापयह पदार्थ।
प्रत्येक पदार्थ की अपनी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता होती है, जिसे लैटिन अक्षर c द्वारा दर्शाया जाता है और इसे जूल प्रति किलोग्राम-डिग्री (J / (kg ° C)) में मापा जाता है।
अलग-अलग समुच्चय अवस्थाओं (ठोस, तरल और गैसीय) में एक ही पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता भिन्न होती है। उदाहरण के लिए, पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 4200 J/(kg ) है, और बर्फ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 2100 J/(kg ) है; ठोस अवस्था में एल्यूमीनियम की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता 920 J/(kg - °C) होती है, और तरल अवस्था में यह 1080 J/(kg - °C) होती है।
ध्यान दें कि पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता बहुत अधिक होती है। इसलिए, समुद्रों और महासागरों में पानी, गर्मियों में गर्म होकर, हवा से बड़ी मात्रा में गर्मी को अवशोषित करता है। इसके कारण, उन स्थानों में जो पानी के बड़े निकायों के पास स्थित हैं, ग्रीष्मकाल उतना गर्म नहीं होता जितना कि पानी से दूर स्थानों पर होता है।
शरीर को गर्म करने के लिए या शीतलन के दौरान उसके द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा की गणना।
पूर्वगामी से, यह स्पष्ट है कि शरीर को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा उस पदार्थ के प्रकार पर निर्भर करती है जिसमें शरीर होता है (अर्थात इसकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता) और शरीर के द्रव्यमान पर। यह भी स्पष्ट है कि गर्मी की मात्रा इस बात पर निर्भर करती है कि हम शरीर के तापमान को कितने डिग्री बढ़ाने जा रहे हैं।
इसलिए, शरीर को गर्म करने के लिए या ठंडा करने के दौरान उसके द्वारा छोड़ी गई गर्मी की मात्रा निर्धारित करने के लिए, आपको शरीर की विशिष्ट गर्मी को उसके द्रव्यमान और उसके अंतिम और प्रारंभिक तापमान के बीच के अंतर से गुणा करना होगा:
क्यू = से। मी (टी 2 - टी 1 ) ,
कहाँ पे क्यू- गर्मी की मात्रा, सीविशिष्ट ताप क्षमता है, एम- शरीर का द्रव्यमान , टी 1 - प्रारंभिक तापमान, टी 2 अंतिम तापमान है।
जब शरीर गर्म हो जाता है टी 2> टी 1 और इसलिए क्यू > 0 . जब शरीर ठंडा हो जाता है टी 2और< टी 1 और इसलिए क्यू< 0 .
यदि पूरे शरीर की ऊष्मा क्षमता ज्ञात हो साथ में, क्यूसूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:
क्यू \u003d सी (टी 2 - टी 1 ) .
