>>Fisika: Perhitungan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan tubuh dan dilepaskan olehnya selama pendinginan
Untuk mempelajari cara menghitung jumlah kalor yang diperlukan untuk memanaskan benda, pertama-tama kita tentukan besaran yang bergantung.
Dari paragraf sebelumnya, kita sudah tahu bahwa jumlah panas ini tergantung pada jenis zat yang terdiri dari tubuh (yaitu, kapasitas panas spesifiknya):
Q tergantung pada c
Tapi itu tidak semua.
Jika kita ingin memanaskan air di dalam ketel sehingga menjadi hangat saja, maka kita tidak akan memanaskannya lama-lama. Dan agar air menjadi panas, kita akan memanaskannya lebih lama. Tetapi semakin lama ketel bersentuhan dengan pemanas, semakin banyak panas yang akan diterima darinya.
Oleh karena itu, semakin banyak suhu tubuh berubah selama pemanasan, semakin banyak panas yang harus ditransfer ke sana.
Biarkan suhu awal tubuh sama dengan tini, dan suhu akhir - tfin. Maka perubahan suhu tubuh akan dinyatakan dengan selisih:
Akhirnya, semua orang tahu itu untuk Pemanasan, misalnya, 2 kg air membutuhkan lebih banyak waktu (dan karenanya lebih banyak panas) daripada yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 kg air. Ini berarti bahwa jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan suatu benda bergantung pada massa benda itu:
Jadi, untuk menghitung jumlah panas, Anda perlu mengetahui kapasitas panas spesifik zat dari mana tubuh dibuat, massa tubuh ini dan perbedaan antara suhu akhir dan awal.
Mari, misalnya, diperlukan untuk menentukan berapa banyak panas yang diperlukan untuk memanaskan bagian besi dengan massa 5 kg, asalkan suhu awalnya 20 °C, dan suhu akhir harus 620 °C.
Dari tabel 8 kita menemukan bahwa kapasitas kalor jenis besi adalah c = 460 J/(kg°C). Ini berarti diperlukan 460 J untuk memanaskan 1 kg besi sebesar 1 °C.
Untuk memanaskan 5 kg besi sebesar 1 °C, diperlukan 5 kali jumlah panas, mis. 460 J * 5 = 2300 J.
Untuk memanaskan besi tidak sebesar 1 °C, tetapi dengan A t \u003d 600 ° C, dibutuhkan panas 600 kali lebih banyak, yaitu 2300 J X 600 \u003d 1 380000 J. Jumlah panas yang sama (dalam modulus) akan dilepaskan ketika setrika ini mendingin dari 620 menjadi 20 ° C .
Jadi, untuk menemukan jumlah panas yang diperlukan untuk memanaskan tubuh atau dilepaskan olehnya selama pendinginan, Anda perlu mengalikan panas spesifik tubuh dengan massanya dan dengan perbedaan antara suhu akhir dan awal: 
??? 1. Berikan contoh yang menunjukkan bahwa jumlah kalor yang diterima suatu benda ketika dipanaskan bergantung pada massa dan perubahan suhunya. 2. Dengan rumus apa jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan tubuh atau dilepaskan olehnya selama? pendinginan?
S.V. Gromov, N.A. Tanah Air, Fisika Kelas 8
Dikirim oleh pembaca dari situs Internet
Tugas dan jawaban dari fisika berdasarkan kelas, unduh abstrak fisika, perencanaan pelajaran fisika Kelas 8, semuanya untuk siswa untuk mempersiapkan pelajaran, rencana pelajaran fisika, tes fisika online, pekerjaan rumah dan pekerjaan
konten pelajaran ringkasan pelajaran mendukung bingkai pelajaran presentasi metode akselerasi teknologi interaktif Praktik tugas dan latihan ujian mandiri lokakarya, pelatihan, kasus, pencarian pekerjaan rumah pertanyaan diskusi pertanyaan retoris dari siswa Ilustrasi audio, klip video, dan multimedia foto, gambar grafik, tabel, skema humor, anekdot, lelucon, perumpamaan komik, ucapan, teka-teki silang, kutipan Add-on abstrak chip artikel untuk lembar contekan yang ingin tahu, buku teks dasar dan glosarium tambahan istilah lainnya Memperbaiki buku pelajaran dan pelajaranmengoreksi kesalahan dalam buku teks memperbarui fragmen dalam buku teks elemen inovasi dalam pelajaran menggantikan pengetahuan usang dengan yang baru Hanya untuk guru pelajaran yang sempurna rencana kalender untuk tahun rekomendasi metodologis dari program diskusi Pelajaran Terintegrasi721. Mengapa air digunakan untuk mendinginkan beberapa mekanisme?
Air memiliki kapasitas panas spesifik yang tinggi, yang berkontribusi pada penghilangan panas yang baik dari mekanisme.
722. Dalam hal apa lebih banyak energi harus dikeluarkan: untuk memanaskan satu liter air sebesar 1 °C atau untuk memanaskan seratus gram air sebesar 1 °C?
Untuk memanaskan satu liter air, karena semakin besar massanya, semakin banyak energi yang harus dikeluarkan.
723. Garpu tembaga dan perak dengan massa yang sama dicelupkan ke dalam air panas. Apakah mereka menerima jumlah panas yang sama dari air?
Garpu tembaga akan menerima lebih banyak panas, karena panas spesifik tembaga lebih besar daripada perak.
724. Sepotong timah dan sepotong besi tuang dengan massa yang sama dipukul tiga kali dengan palu godam. Bagian mana yang lebih panas?
Timbal akan lebih panas karena kapasitas panas spesifiknya lebih kecil daripada besi tuang, dan lebih sedikit energi yang dibutuhkan untuk memanaskan timah.
725. Satu labu berisi air, yang lain berisi minyak tanah dengan massa dan suhu yang sama. Sebuah kubus besi yang sama panasnya dilemparkan ke dalam masing-masing labu. Apa yang akan memanas hingga suhu yang lebih tinggi - air atau minyak tanah?
Minyak tanah.
726. Mengapa fluktuasi suhu di musim dingin dan musim panas kurang tajam di kota-kota di tepi pantai daripada di kota-kota yang terletak di pedalaman?
Air memanas dan mendingin lebih lambat daripada udara. Di musim dingin, ia mendingin dan menggerakkan massa udara hangat di darat, membuat iklim di pantai lebih hangat.
727. Kapasitas kalor jenis aluminium adalah 920 J/kg °C. Apa artinya ini?
Ini berarti dibutuhkan 920 J untuk memanaskan 1 kg aluminium sebesar 1 °C.
728. Batang aluminium dan tembaga dengan massa yang sama 1 kg didinginkan oleh 1 °C. Berapa perubahan energi internal setiap balok? Bilah mana yang akan berubah lebih banyak dan seberapa banyak?
729. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan satu kilogram billet besi sebesar 45 °C?
730. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan 0,25 kg air dari suhu 30°C menjadi 50°C?
731. Bagaimana energi dalam dari dua liter air berubah jika dipanaskan sebesar 5 °C?
732. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan 5 g air dari 20°C menjadi 30°C?
733. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan bola aluminium dengan berat 0,03 kg sebesar 72 °C?
734. Hitung jumlah kalor yang diperlukan untuk memanaskan 15 kg tembaga sebesar 80 °C.
735. Hitung jumlah kalor yang diperlukan untuk memanaskan 5 kg tembaga dari 10 °C menjadi 200 °C.
736. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan 0,2 kg air dari 15 °C menjadi 20 °C?
737. Air seberat 0,3 kg telah mendingin sebesar 20 °C. Berapa banyak energi internal air berkurang?
738. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan 0,4 kg air pada suhu 20 °C hingga suhu 30 °C?
739. Berapa banyak kalor yang dihabiskan untuk memanaskan 2,5 kg air pada 20 °C?
740. Berapa banyak kalor yang dilepaskan ketika 250 g air didinginkan dari 90 °C menjadi 40 °C?
741. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan 0,015 liter air sebesar 1 °C?
742. Hitung jumlah kalor yang diperlukan untuk memanaskan sebuah kolam dengan volume 300 m3 sebesar 10 °C?
743. Berapa banyak kalor yang harus diberikan kepada 1 kg air untuk menaikkan suhunya dari 30°C menjadi 40°C?
744. Air dengan volume 10 liter telah mendingin dari suhu 100 °C menjadi suhu 40 °C. Berapa banyak panas yang dilepaskan dalam kasus ini?
745. Hitung jumlah kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 m3 pasir sebesar 60 °C.
746. Volume udara 60 m3, kapasitas panas spesifik 1000 J/kg °C, kerapatan udara 1,29 kg/m3. Berapa kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu menjadi 22°C?
747. Air dipanaskan 10 ° C, menghabiskan 4,20 103 J panas. Tentukan banyaknya air.
748. Air dengan berat 0,5 kg melaporkan panas sebesar 20,95 kJ. Berapa suhu air jika suhu awal air adalah 20°C?
749. 8 kg air pada 10 °C dituangkan ke dalam panci tembaga seberat 2,5 kg. Berapa banyak panas yang dibutuhkan untuk mendidihkan air dalam panci?
750. Satu liter air yang bersuhu 15 ° C dituangkan ke dalam sendok tembaga yang beratnya 300 g. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan air dalam sendok sebesar 85 ° C?
751. Sepotong granit yang dipanaskan dengan berat 3 kg ditempatkan di dalam air. Granit mentransfer 12,6 kJ panas ke air, mendingin sebesar 10 °C. Berapa kapasitas kalor jenis batu tersebut?
752. Air panas pada 50 °C ditambahkan ke 5 kg air pada 12 °C, memperoleh campuran dengan suhu 30 °C. Berapa banyak air yang ditambahkan?
753. Air pada 20 °C ditambahkan ke 3 liter air pada 60 °C untuk mendapatkan air pada 40 °C. Berapa banyak air yang ditambahkan?
754. Berapakah suhu campuran jika 600 g air pada 80°C dicampur dengan 200 g air pada 20°C?
755. Satu liter air bersuhu 90°C dituangkan ke dalam air yang bersuhu 10°C, dan suhu air menjadi 60°C. Berapa banyak air dingin di sana?
756. Tentukan berapa banyak air panas yang dipanaskan hingga 60°C yang harus dituangkan ke dalam bejana jika bejana tersebut telah berisi 20 liter air dingin pada suhu 15°C; suhu campuran harus 40 °C.
757. Tentukan berapa banyak kalor yang diperlukan untuk memanaskan 425 g air sebesar 20 °C.
758. Berapa derajat pemanasan 5 kg air jika air menerima 167,2 kJ?
759. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan m gram air pada suhu t1 sampai suhu t2?
760. 2 kg air dituangkan ke dalam kalorimeter pada suhu 15 °C. Sampai suhu berapa air dalam kalorimeter akan memanas jika berat kuningan 500 g yang dipanaskan hingga 100 °C diturunkan ke dalamnya? Kapasitas kalor jenis kuningan adalah 0,37 kJ/(kg °C).
761. Ada potongan tembaga, timah dan aluminium dengan volume yang sama. Manakah dari potongan-potongan ini yang memiliki kapasitas panas terbesar dan terkecil?
762. 450 g air, yang suhunya 20 °C, dituangkan ke dalam kalorimeter. Ketika 200 g serbuk besi yang dipanaskan hingga 100 ° C direndam dalam air ini, suhu air menjadi 24 ° C. Tentukan kapasitas panas spesifik serbuk gergaji.
763. Sebuah kalorimeter tembaga dengan berat 100 g menampung 738 g air, yang suhunya 15 °C. 200 g tembaga diturunkan ke kalorimeter ini pada suhu 100 °C, setelah itu suhu kalorimeter naik menjadi 17 °C. Berapa kapasitas panas spesifik tembaga?
764. Sebuah bola baja seberat 10 g dikeluarkan dari tungku dan diturunkan ke dalam air pada suhu 10 °C. Suhu air naik menjadi 25 ° C. Berapa suhu bola dalam oven jika massa air 50 g? Kapasitas panas spesifik baja adalah 0,5 kJ/(kg °C).
770. Sebuah pahat baja seberat 2 kg dipanaskan sampai suhu 800 °C dan kemudian diturunkan ke dalam bejana yang berisi 15 liter air pada suhu 10 °C. Sampai suhu berapa air dalam bejana akan dipanaskan?
(Indikasi. Untuk mengatasi masalah ini, perlu untuk membuat persamaan di mana suhu air yang diinginkan di kapal setelah pemotong diturunkan diambil sebagai tidak diketahui.)
771. Berapa suhu yang diperoleh air jika Anda mencampur 0,02 kg air pada 15 °C, 0,03 kg air pada 25 °C, dan 0,01 kg air pada 60 °C?
772. Pemanasan kelas berventilasi baik membutuhkan jumlah panas 4,19 MJ per jam. Air masuk ke radiator pemanas pada 80°C dan keluar pada 72°C. Berapa banyak air yang harus disuplai ke radiator setiap jam?
773. Timbal seberat 0,1 kg pada suhu 100 °C direndam dalam kalorimeter aluminium seberat 0,04 kg yang berisi 0,24 kg air pada suhu 15 °C. Setelah itu, suhu 16 °C ditetapkan dalam kalorimeter. Berapa kapasitas panas spesifik timah?
Rencana garis besar
buka pelajaran fisika di kelas 8 "E"
MOU gimnasium No. 77, o. Tolyatti
guru fisika
Ivanova Maria Konstantinovna
Topik pelajaran:
Memecahkan masalah untuk menghitung jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan tubuh atau dilepaskan olehnya selama pendinginan.
Tanggal:
Tujuan pelajaran:
untuk mengembangkan keterampilan praktis dalam menghitung jumlah panas yang dibutuhkan untuk pemanasan dan dilepaskan selama pendinginan;
mengembangkan keterampilan berhitung, meningkatkan keterampilan logis ketika menganalisis plot masalah, memecahkan masalah kualitatif dan komputasi;
untuk menumbuhkan kemampuan bekerja berpasangan, menghormati pendapat lawan dan mempertahankan sudut pandang mereka, berhati-hati saat menyelesaikan tugas dalam fisika.
Peralatan pelajaran:
komputer, proyektor, presentasi tentang topik (Lampiran No. 1), materi dari satu koleksi sumber daya pendidikan digital.
Jenis pelajaran:
penyelesaian masalah.
“Masukkan jari Anda ke dalam nyala api dari korek api, dan Anda akan mengalami sensasi yang tidak ada bandingannya di surga atau di bumi; namun, semua yang telah terjadi hanyalah hasil tumbukan molekul.
J. Wheeler
Selama kelas:
Mengatur waktu
Salam siswa.
Memeriksa siswa yang tidak hadir.
Presentasi topik dan tujuan pelajaran.
Memeriksa pekerjaan rumah.
1.Survei frontal
Berapa kapasitas kalor jenis suatu zat? (Slide #1)
Apa satuan kapasitas panas spesifik suatu zat?
Mengapa badan air membeku dengan lambat? Mengapa es tidak meninggalkan sungai dan terutama danau untuk waktu yang lama, meskipun cuaca telah lama hangat?
Mengapa cukup hangat di pantai Laut Hitam Kaukasus bahkan di musim dingin?
Mengapa beberapa logam lebih cepat dingin daripada air? (Slide #2)
2. Survei individu (kartu dengan tugas multi-level untuk beberapa siswa)
Mengeksplorasi topik baru.
1. Pengulangan konsep jumlah kalor.
Kuantitas panas- ukuran kuantitatif dari perubahan energi internal selama perpindahan panas.
Jumlah panas yang diserap oleh tubuh dianggap positif, dan jumlah panas yang dilepaskan adalah negatif. Ungkapan "tubuh memiliki sejumlah panas" atau "tubuh mengandung (menyimpan) sejumlah panas" tidak masuk akal. Jumlah panas dapat diterima atau diberikan dalam proses apa pun, tetapi tidak dapat dimiliki.
Selama pertukaran panas pada batas antara benda, molekul yang bergerak lambat dari benda dingin berinteraksi dengan molekul yang bergerak cepat dari benda panas. Akibatnya, energi kinetik molekul menjadi sama dan kecepatan molekul benda dingin meningkat, sedangkan benda panas berkurang.
Selama pertukaran panas, tidak ada konversi energi dari satu bentuk ke bentuk lain; sebagian energi internal dari benda panas dipindahkan ke benda dingin.
2. Rumus untuk jumlah panas.
Kami memperoleh rumus kerja untuk memecahkan masalah untuk menghitung jumlah panas: Q = cm ( t 2 - t 1 ) - menulis di papan tulis dan di buku catatan.
Kami menemukan bahwa jumlah panas yang diberikan atau diterima oleh tubuh tergantung pada suhu awal tubuh, massa dan kapasitas panas spesifiknya.
Dalam praktiknya, perhitungan termal sering digunakan. Misalnya, ketika membangun gedung, perlu diperhitungkan berapa banyak panas yang harus diberikan oleh seluruh sistem pemanas ke gedung. Anda juga harus tahu berapa banyak panas yang akan masuk ke ruang sekitarnya melalui jendela, dinding, pintu.
3 . Ketergantungan jumlah panas pada berbagai kuantitas . (Slide #3, #4, #5, #6)
4 . Panas spesifik (Slide nomor 7)
5. Satuan untuk mengukur jumlah panas (Slide nomor 8)
6. Contoh pemecahan masalah untuk menghitung jumlah kalor (Slide nomor 10)
7. Memecahkan masalah untuk menghitung jumlah panas di papan tulis dan di notebook
Kami juga menemukan bahwa jika pertukaran panas terjadi di antara benda-benda, maka energi internal semua benda pemanas meningkat sebanyak energi internal benda pendingin berkurang. Untuk melakukan ini, kami menggunakan contoh masalah yang diselesaikan dari 9 dari buku teks.
Jeda dinamis.
IV. Konsolidasi materi yang dipelajari.
1. Pertanyaan untuk pengendalian diri (Slide nomor 9)
2. Memecahkan masalah kualitas:
Mengapa panas di gurun pada siang hari, tetapi pada malam hari suhu turun di bawah 0 °C? (Pasir memiliki kapasitas panas spesifik yang rendah, sehingga cepat panas dan dingin.)
Sepotong timah dan sepotong baja dengan massa yang sama dipukul dengan palu dengan jumlah yang sama. Bagian mana yang lebih panas? Mengapa? (Potongan timah lebih panas, karena kapasitas panas spesifik timah lebih kecil.)
Mengapa kompor besi memanaskan ruangan lebih cepat daripada kompor batu bata, tetapi tidak tahan lama? (Kapasitas panas spesifik tembaga kurang dari batu bata.)
Tembaga dan baja berat dengan massa yang sama diberikan jumlah panas yang sama. Berat manakah yang paling mengubah suhu? (Pada tembaga, karena kapasitas panas spesifik tembaga kurang.)
Apa yang menghabiskan lebih banyak energi: memanaskan air atau memanaskan panci aluminium, jika massanya sama? (Untuk memanaskan air, karena kapasitas panas spesifik air besar.)
Seperti yang Anda ketahui, besi memiliki kapasitas panas spesifik yang lebih tinggi daripada tembaga. Akibatnya, penyengat yang terbuat dari besi akan memiliki pasokan energi internal yang lebih besar daripada sengatan yang sama yang terbuat dari tembaga, jika massa dan suhunya sama. Mengapa, meskipun demikian, ujung besi solder terbuat dari tembaga? (Tembaga memiliki konduktivitas termal yang tinggi.)
Diketahui bahwa konduktivitas termal logam jauh lebih besar daripada konduktivitas termal kaca. Lalu, mengapa kalorimeter terbuat dari logam dan bukan kaca? (Logam memiliki konduktivitas termal yang tinggi dan panas spesifik yang rendah, yang menyebabkan suhu di dalam kalorimeter dengan cepat menyamakan, dan sedikit panas yang dihabiskan untuk memanaskannya. Selain itu, radiasi logam jauh lebih sedikit daripada radiasi kaca, yang mengurangi kehilangan panas.)
Diketahui bahwa salju yang lepas melindungi tanah dengan baik dari pembekuan, karena mengandung banyak udara, yang merupakan konduktor panas yang buruk. Tapi bagaimanapun juga, bahkan lapisan udara berdampingan dengan tanah yang tidak tertutup salju. Lalu, mengapa dia tidak banyak membeku dalam kasus ini? (Udara, yang bersentuhan dengan tanah yang tidak tertutup salju, terus bergerak, bercampur. Udara yang bergerak ini menghilangkan panas dari bumi dan meningkatkan penguapan uap air darinya. Udara, yang berada di antara partikel salju, tidak aktif dan, sebagai konduktor panas yang buruk, melindungi bumi dari pembekuan.)
3. Solusi dari masalah perhitungan
Dua tugas pertama diselesaikan oleh siswa yang bermotivasi tinggi di papan tulis dengan diskusi kolektif. Kami menemukan pendekatan yang tepat dalam penalaran dan pemecahan masalah.
Tugas 1.
Ketika memanaskan sepotong tembaga dari 20°C menjadi 170°C, 140.000 J kalor dikeluarkan. Tentukan massa tembaga.
Tugas #2
Berapakah kapasitas kalor jenis suatu zat cair jika dibutuhkan 150.000 J untuk memanaskan 2 liternya sebesar 20 ° C. Massa jenis zat cair adalah 1,5 g / cm³
Siswa menjawab pertanyaan berikut secara berpasangan:
Tugas nomor 3.
Dua bola tembaga bermassa m Hai dan 4m Hai dipanaskan sehingga kedua bola menerima jumlah panas yang sama. Pada saat yang sama, bola besar memanas sebesar 5 ° C. Berapa banyak bola bermassa lebih kecil memanas?
Tugas nomor 4.
Berapa banyak kalor yang dilepaskan ketika 4 m³ es didinginkan dari 10 °C menjadi -40 °C?
Tugas nomor 5.
Dalam hal apa lebih banyak panas diperlukan untuk memanaskan dua zat jika pemanasan dua zat sama t 1 = ∆t 2 Zat pertama adalah batu bata dengan massa 2 kg dan s = 880 J / kg ° C, dan kuningan - massa 2 kg dan s \u003d 400 J / kg ° C
Tugas nomor 6.
Sebuah batang baja bermassa 4 kg dipanaskan. Dalam hal ini, 200.000 J panas dihabiskan. Tentukan suhu akhir tubuh jika suhu awal t 0 = 10 °C
Ketika siswa memecahkan masalah sendiri, wajar jika muncul pertanyaan. Pertanyaan yang paling sering diajukan didiskusikan bersama. Pertanyaan-pertanyaan yang bersifat pribadi diberikan jawaban individu.
Refleksi. Menempatkan tanda.
Guru: Jadi, teman-teman, apa yang Anda pelajari dalam pelajaran hari ini dan apa yang baru Anda pelajari?
Contoh tanggapan siswa :
Bekerja dengan keterampilan memecahkan masalah kualitatif dan komputasi dengan topik "Perhitungan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan tubuh dan dilepaskan selama pendinginan."
Kami yakin dalam praktiknya bagaimana mata pelajaran seperti fisika dan matematika saling tumpang tindih dan terhubung.
Pekerjaan rumah:
Memecahkan masalah No. 1024, 1025, dari kumpulan masalah oleh V.I. Lukashik, E.V. Ivanova.
Secara mandiri munculkan masalah untuk menghitung jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan tubuh atau dilepaskan olehnya selama pendinginan.
« Fisika - Kelas 10 "
Dalam proses apa transformasi agregat materi terjadi?
Bagaimana keadaan materi dapat berubah?
Anda dapat mengubah energi internal tubuh apa pun dengan melakukan kerja, pemanasan atau, sebaliknya, pendinginan.
Jadi, ketika menempa logam, pekerjaan dilakukan dan itu dipanaskan, sementara pada saat yang sama logam dapat dipanaskan di atas nyala api yang menyala.
Juga, jika piston tetap (Gbr. 13.5), maka volume gas tidak berubah saat dipanaskan dan tidak ada kerja yang dilakukan. Tetapi suhu gas, dan karenanya energi internalnya, meningkat.
Energi internal dapat bertambah dan berkurang, sehingga jumlah kalor bisa positif atau negatif.
Proses perpindahan energi dari suatu benda ke benda lain tanpa melakukan usaha disebut pertukaran panas.
Ukuran kuantitatif perubahan energi dalam selama perpindahan panas disebut jumlah panas.
Gambar molekul perpindahan panas.
Selama pertukaran panas pada batas antara benda, molekul yang bergerak lambat dari benda dingin berinteraksi dengan molekul yang bergerak cepat dari benda panas. Akibatnya, energi kinetik molekul menjadi sama dan kecepatan molekul benda dingin meningkat, sedangkan benda panas berkurang.
Selama pertukaran panas, tidak ada konversi energi dari satu bentuk ke bentuk lain; bagian dari energi internal dari tubuh yang lebih panas ditransfer ke tubuh yang kurang panas.
Jumlah panas dan kapasitas panas.
Anda sudah tahu bahwa untuk memanaskan benda bermassa m dari suhu t 1 ke suhu t 2, perlu untuk mentransfer jumlah panas ke sana:
Q \u003d cm (t 2 - t 1) \u003d cm t. (13,5)
Ketika tubuh mendingin, suhu akhirnya t 2 ternyata lebih kecil dari suhu awal t 1 dan jumlah panas yang dilepaskan oleh tubuh adalah negatif.
Koefisien c dalam rumus (13,5) disebut kapasitas panas spesifik zat.
Panas spesifik- ini adalah nilai numerik yang sama dengan jumlah panas yang diterima atau dilepaskan suatu zat dengan massa 1 kg ketika suhunya berubah sebesar 1 K.
Kapasitas panas spesifik gas tergantung pada proses perpindahan panas. Jika Anda memanaskan gas pada tekanan konstan, itu akan memuai dan melakukan pekerjaan. Untuk memanaskan gas sebesar 1 °C pada tekanan konstan, perlu mentransfer lebih banyak panas daripada memanaskannya pada volume konstan, ketika gas hanya akan memanas.
Zat cair dan zat padat memuai sedikit bila dipanaskan. Kapasitas panas spesifik mereka pada volume konstan dan tekanan konstan sedikit berbeda.
Panas spesifik penguapan.
Untuk mengubah cairan menjadi uap selama proses perebusan, perlu untuk mentransfer sejumlah panas ke dalamnya. Suhu zat cair tidak berubah ketika mendidih. Transformasi cairan menjadi uap pada suhu konstan tidak menyebabkan peningkatan energi kinetik molekul, tetapi disertai dengan peningkatan energi potensial interaksi mereka. Lagi pula, jarak rata-rata antara molekul gas jauh lebih besar daripada antara molekul cair.
Nilai numerik yang sama dengan jumlah panas yang dibutuhkan untuk mengubah 1 kg cairan menjadi uap pada suhu konstan disebut panas spesifik penguapan.
Proses penguapan cairan terjadi pada suhu berapa pun, sementara molekul tercepat meninggalkan cairan, dan mendingin selama penguapan. Panas spesifik penguapan sama dengan panas spesifik penguapan.
Nilai ini dilambangkan dengan huruf r dan dinyatakan dalam joule per kilogram (J / kg).
Panas spesifik penguapan air sangat tinggi: r H20 = 2,256 10 6 J/kg pada suhu 100 °C. Dalam cairan lain, seperti alkohol, eter, merkuri, minyak tanah, panas spesifik penguapan 3-10 kali lebih kecil daripada air.
Untuk mengubah cairan bermassa m menjadi uap, sejumlah panas diperlukan sama dengan:
Q p \u003d rm. (13.6)
Saat uap mengembun, jumlah panas yang sama dilepaskan:
Q k \u003d -rm. (13.7)
Panas spesifik fusi.
Ketika tubuh kristal meleleh, semua panas yang disuplai ke dalamnya digunakan untuk meningkatkan energi potensial interaksi molekul. Energi kinetik molekul tidak berubah, karena peleburan terjadi pada suhu konstan.
Nilai numerik yang sama dengan jumlah panas yang diperlukan untuk mengubah zat kristal dengan berat 1 kg pada titik leleh menjadi cairan disebut panas spesifik fusi dan dilambangkan dengan huruf .
Selama kristalisasi suatu zat dengan massa 1 kg, jumlah kalor yang dilepaskan sama persis dengan yang diserap selama peleburan.
Kalor jenis peleburan es agak tinggi: 3,34 10 5 J/kg.
“Jika es tidak memiliki panas peleburan yang tinggi, maka pada musim semi seluruh massa es harus mencair dalam beberapa menit atau detik, karena panas terus-menerus ditransfer ke es dari udara. Konsekuensi dari ini akan mengerikan; karena bahkan di bawah situasi sekarang ini, banjir besar dan aliran air yang deras muncul dari pencairan es atau salju yang sangat banyak.” R. Black, abad ke-18
Untuk melelehkan benda kristal bermassa m, sejumlah panas yang diperlukan sama dengan:
Qpl \u003d m. (13.8)
Jumlah panas yang dilepaskan selama kristalisasi tubuh sama dengan:
Q cr = -λm (13,9)
persamaan keseimbangan panas.
Pertimbangkan pertukaran panas dalam suatu sistem yang terdiri dari beberapa benda yang awalnya memiliki suhu berbeda, misalnya, pertukaran panas antara air dalam bejana dan bola besi panas yang diturunkan ke dalam air. Menurut hukum kekekalan energi, jumlah panas yang dilepaskan oleh satu benda secara numerik sama dengan jumlah panas yang diterima oleh benda lain.
Jumlah panas yang diberikan dianggap negatif, jumlah panas yang diterima dianggap positif. Jadi, jumlah total kalor Q1 + Q2 = 0.
Jika pertukaran panas terjadi antara beberapa benda dalam sistem yang terisolasi, maka
Q 1 + Q 2 + Q 3 + ... = 0. (13.10)
Persamaan (13.10) disebut persamaan keseimbangan panas.
Di sini Q 1 Q 2 , Q 3 - jumlah panas yang diterima atau dilepaskan oleh tubuh. Jumlah panas ini dinyatakan dengan rumus (13,5) atau rumus (13,6) - (13,9), jika berbagai transformasi fase zat terjadi dalam proses perpindahan panas (pelelehan, kristalisasi, penguapan, pengembunan).
(atau perpindahan panas).
Kapasitas panas spesifik suatu zat.
Kapasitas panas adalah jumlah panas yang diserap oleh tubuh ketika dipanaskan sebesar 1 derajat.
Kapasitas panas tubuh ditunjukkan dengan huruf Latin kapital Dengan.
Apa yang menentukan kapasitas panas suatu benda? Pertama-tama, dari massanya. Jelas bahwa pemanasan, misalnya, 1 kilogram air akan membutuhkan lebih banyak panas daripada pemanasan 200 gram.
Bagaimana dengan jenis zatnya? Mari kita lakukan percobaan. Mari kita ambil dua bejana yang identik dan, menuangkan air seberat 400 g ke salah satunya, dan minyak sayur seberat 400 g ke yang lain, kita akan mulai memanaskannya dengan bantuan pembakar yang identik. Dengan mengamati pembacaan termometer, kita akan melihat bahwa minyak memanas dengan cepat. Untuk memanaskan air dan minyak pada suhu yang sama, air harus dipanaskan lebih lama. Tetapi semakin lama kita memanaskan air, semakin banyak panas yang diterima dari kompor.
Jadi, untuk memanaskan massa yang sama dari zat yang berbeda pada suhu yang sama, diperlukan jumlah panas yang berbeda. Jumlah panas yang diperlukan untuk memanaskan suatu benda dan, akibatnya, kapasitas panasnya bergantung pada jenis zat penyusun benda tersebut.
Jadi, misalnya, untuk meningkatkan suhu air dengan massa 1 kg sebesar 1 ° C, diperlukan sejumlah panas yang setara dengan 4.200 J, dan untuk memanaskan minyak bunga matahari dengan massa yang sama sebesar 1 ° C, sejumlah kalor sama dengan 1700 J diperlukan.
Besaran fisika yang menunjukkan banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 kg suatu zat sebesar 1 disebut panas spesifik zat ini.
Setiap zat memiliki kapasitas panas spesifiknya sendiri, yang dilambangkan dengan huruf Latin c dan diukur dalam joule per kilogram derajat (J / (kg ° C)).
Kapasitas panas spesifik zat yang sama dalam keadaan agregat yang berbeda (padat, cair dan gas) berbeda. Misalnya, kapasitas kalor jenis air adalah 4200 J/(kg ), dan kapasitas kalor jenis es adalah 2100 J/(kg ); aluminium dalam keadaan padat memiliki kapasitas panas spesifik 920 J/(kg - °C), dan dalam keadaan cair adalah 1080 J/(kg - °C).
Perhatikan bahwa air memiliki kapasitas panas spesifik yang sangat tinggi. Oleh karena itu, air di laut dan samudera, yang memanas di musim panas, menyerap banyak panas dari udara. Karena itu, di tempat-tempat yang terletak di dekat perairan besar, musim panas tidak sepanas di tempat-tempat yang jauh dari air.
Perhitungan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan tubuh atau dilepaskan olehnya selama pendinginan.
Dari uraian di atas, jelas bahwa jumlah panas yang diperlukan untuk memanaskan tubuh tergantung pada jenis zat yang terdiri dari tubuh (yaitu, kapasitas panas spesifiknya) dan pada massa tubuh. Juga jelas bahwa jumlah panas tergantung pada berapa derajat kita akan meningkatkan suhu tubuh.
Jadi, untuk menentukan jumlah panas yang diperlukan untuk memanaskan tubuh atau dilepaskan selama pendinginan, Anda perlu mengalikan panas spesifik tubuh dengan massanya dan dengan perbedaan antara suhu akhir dan awal:
Q = cm (t 2 - t 1 ) ,
di mana Q- jumlah panas, c adalah kapasitas panas spesifik, m- massa tubuh, t 1 - suhu awal, t 2 adalah suhu akhir.
Saat tubuh dipanaskan t2 > t 1 dan karenanya Q > 0 . Saat tubuh didinginkan t 2dan< t 1 dan karenanya Q< 0 .
Jika kapasitas panas seluruh tubuh diketahui Dengan, Q ditentukan dengan rumus:
Q \u003d C (t 2 - t 1 ) .
