>>Fizica: Calculul cantității de căldură necesară pentru încălzirea corpului și eliberată de acesta în timpul răcirii
Pentru a învăța cum să calculăm cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea corpului, stabilim mai întâi de ce cantități depinde.
Din paragraful anterior, știm deja că această cantitate de căldură depinde de tipul de substanță din care constă corpul (adică, capacitatea sa de căldură specifică):
Q depinde de c
Dar asta nu este tot.
Daca vrem sa incalzim apa in ibric astfel incat sa devina doar cald, atunci nu o vom incalzi mult timp. Și pentru ca apa să devină fierbinte, o vom încălzi mai mult. Dar cu cât fierbătorul este mai mult în contact cu încălzitorul, cu atât mai multă căldură va primi de la acesta.
Prin urmare, cu cât temperatura corpului se schimbă mai mult în timpul încălzirii, cu atât mai multă căldură trebuie transferată acestuia.
Fie ca temperatura inițială a corpului să fie egală cu tini, iar temperatura finală - tfin. Apoi, modificarea temperaturii corpului va fi exprimată prin diferența:
În sfârșit, toată lumea știe asta pt Incalzi, de exemplu, 2 kg de apă necesită mai mult timp (și, prin urmare, mai multă căldură) decât este nevoie pentru a încălzi 1 kg de apă. Aceasta înseamnă că cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un corp depinde de masa acelui corp:
Deci, pentru a calcula cantitatea de căldură, trebuie să cunoașteți capacitatea termică specifică a substanței din care este făcut corpul, masa acestui corp și diferența dintre temperaturile sale finale și inițiale.
Să fie, de exemplu, necesar să se determine câtă căldură este necesară pentru a încălzi o piesă de fier cu o masă de 5 kg, cu condiția ca temperatura sa inițială să fie de 20 °C, iar temperatura finală să fie de 620 °C.
Din tabelul 8 aflăm că capacitatea termică specifică a fierului este c = 460 J/(kg°C). Aceasta înseamnă că este nevoie de 460 J pentru a încălzi 1 kg de fier cu 1 °C.
Pentru a încălzi 5 kg de fier cu 1 °C, este necesară de 5 ori cantitatea de căldură, adică. 460 J * 5 = 2300 J.
Pentru a încălzi fierul nu cu 1 °C, ci cu A t \u003d 600 ° C, va fi necesară încă de 600 de ori mai multă căldură, adică 2300 J X 600 \u003d 1 380 000 J. Exact aceeași cantitate (modulo) de căldură va fi eliberată atunci când acest fier de călcat se răcește de la 620 la 20 ° C.
Deci, pentru a găsi cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi corpul sau eliberată de acesta în timpul răcirii, trebuie să înmulțiți căldura specifică a corpului cu masa sa și cu diferența dintre temperaturile sale finale și inițiale: 
??? 1. Dați exemple care să arate că cantitatea de căldură primită de un corp atunci când este încălzit depinde de masa sa și de modificarea temperaturii. 2. După ce formulă este cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea corpului sau eliberată de acesta când răcire?
S.V. Gromov, N.A. Patria, Fizica clasa a VIII-a
Trimis de cititori de pe site-uri de internet
Temă și răspunsuri de la fizică pe clasă, descărcare rezumate de fizică, planificare lecții de fizică clasa a 8-a, totul pentru ca elevul să se pregătească pentru lecții, plan de lecție de fizică, teste de fizică online, teme și lucru
Conținutul lecției rezumatul lecției suport cadru prezentarea lecției metode accelerative tehnologii interactive Practică sarcini și exerciții ateliere de autoexaminare, instruiri, cazuri, quest-uri teme pentru acasă întrebări discuții întrebări retorice de la elevi Ilustrații audio, clipuri video și multimedia fotografii, imagini grafice, tabele, scheme umor, anecdote, glume, benzi desenate, pilde, proverbe, cuvinte încrucișate, citate Suplimente rezumate articole jetoane pentru curioase cheat sheets manuale de bază și glosar suplimentar de termeni altele Îmbunătățirea manualelor și lecțiilorcorectarea erorilor din manual actualizarea unui fragment din manualul elementelor de inovare la lecție înlocuirea cunoștințelor învechite cu altele noi Doar pentru profesori lecții perfecte plan calendaristic pentru anul recomandări metodologice ale programului de discuții Lecții integrate721. De ce se folosește apa pentru a răci unele mecanisme?
Apa are o capacitate de căldură specifică mare, ceea ce contribuie la o bună îndepărtare a căldurii din mecanism.
722. În ce caz ar trebui cheltuită mai multă energie: pentru încălzirea unui litru de apă cu 1 °C sau pentru încălzirea a o sută de grame de apă cu 1 °C?
Pentru a încălzi un litru de apă, deoarece cu cât masa este mai mare, cu atât mai multă energie trebuie cheltuită.
723. Cupronickel și furculițe de argint de aceeași masă au fost scufundate în apă fierbinte. Primesc aceeași cantitate de căldură din apă?
O furculiță cu cupronickel va primi mai multă căldură, deoarece căldura specifică a cupronickelului este mai mare decât cea a argintului.
724. O bucată de plumb și o bucată de fontă de aceeași masă au fost lovite de trei ori cu un baros. Care parte a devenit mai fierbinte?
Plumbul se va încălzi mai mult deoarece capacitatea sa de căldură specifică este mai mică decât fonta și este nevoie de mai puțină energie pentru a încălzi plumbul.
725. Un balon conține apă, celălalt conține kerosen de aceeași masă și temperatură. În fiecare balon a fost aruncat câte un cub de fier la fel de încălzit. Ce se va încălzi la o temperatură mai mare - apă sau kerosen?
Kerosenul.
726. De ce sunt fluctuațiile de temperatură mai puțin accentuate iarna și vara în orașele de pe malul mării decât în orașele situate în interior?
Apa se încălzește și se răcește mai lent decât aerul. Iarna, se răcește și mișcă masele de aer cald pe uscat, făcând clima de pe coastă mai caldă.
727. Capacitatea termică specifică a aluminiului este de 920 J/kg °C. Ce inseamna asta?
Aceasta înseamnă că este nevoie de 920 J pentru a încălzi 1 kg de aluminiu cu 1 °C.
728. Barele de aluminiu și cupru de aceeași masă de 1 kg se răcesc la 1 °C. Cât de mult se va schimba energia internă a fiecărui bloc? Care bară se va schimba mai mult și cu cât?
729. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi un kilogram de tăgle de fier cu 45 °C?
730. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi 0,25 kg de apă de la 30°C la 50°C?
731. Cum se va schimba energia internă a doi litri de apă când sunt încălzite cu 5 °C?
732. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi 5 g apă de la 20°C la 30°C?
733. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi o minge de aluminiu cu o greutate de 0,03 kg cu 72 °C?
734. Calculați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 15 kg de cupru la 80 °C.
735. Calculați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 5 kg de cupru de la 10 °C la 200 °C.
736. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi 0,2 kg de apă de la 15 °C la 20 °C?
737. Apa care cântărește 0,3 kg s-a răcit cu 20 °C. Cu cât se reduce energia internă a apei?
738. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi 0,4 kg de apă la o temperatură de 20 °C la o temperatură de 30 °C?
739. Câtă căldură se consumă pentru a încălzi 2,5 kg de apă cu 20 °C?
740. Câtă căldură a fost eliberată când 250 g de apă s-au răcit de la 90 °C la 40 °C?
741. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi 0,015 litri de apă cu 1 °C?
742. Calculați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un iaz cu un volum de 300 m3 cu 10 °C?
743. Câtă căldură trebuie transmisă unui kg de apă pentru a-i ridica temperatura de la 30°C la 40°C?
744. Apa cu un volum de 10 litri s-a răcit de la o temperatură de 100 °C la o temperatură de 40 °C. Câtă căldură se eliberează în acest caz?
745. Calculați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 m3 de nisip cu 60 °C.
746. Volum aer 60 mc, capacitate termică specifică 1000 J/kg °C, densitate aer 1,29 kg/m3. Câtă căldură este necesară pentru a o ridica la 22°C?
747. Apa a fost încălzită cu 10 ° C, cheltuind 4,20 103 J de căldură. Determinați cantitatea de apă.
748. Apa cu o greutate de 0,5 kg a raportat 20,95 kJ de căldură. Care a fost temperatura apei dacă temperatura inițială a apei era de 20°C?
749. 8 kg de apă la 10 °C se toarnă într-o cratiță de cupru de 2,5 kg. Câtă căldură este necesară pentru a aduce apa la fiert într-o cratiță?
750. Un litru de apă la o temperatură de 15 ° C se toarnă într-un oală de cupru cu o greutate de 300 g. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi apa din oală cu 85 ° C?
751. Se pune în apă o bucată de granit încălzit de 3 kg. Granitul transferă 12,6 kJ de căldură în apă, răcindu-se cu 10 °C. Care este capacitatea termică specifică a pietrei?
752. S-a adăugat apă fierbinte la 50°C la 5 kg apă la 12°C, obţinându-se un amestec cu o temperatură de 30°C. Câtă apă a fost adăugată?
753. S-a adăugat apă la 20°C la 3 litri de apă la 60°C pentru a obţine apă la 40°C. Câtă apă a fost adăugată?
754. Care va fi temperatura amestecului dacă se amestecă 600 g apă la 80°C cu 200 g apă la 20°C?
755. Un litru de apă la 90°C a fost turnat în apă la 10°C, iar temperatura apei a devenit 60°C. Câtă apă rece era?
756. Stabiliți câtă apă caldă încălzită la 60°C trebuie turnată într-un vas dacă vasul conține deja 20 litri de apă rece la o temperatură de 15°C; temperatura amestecului trebuie să fie de 40 °C.
757. Stabiliți câtă căldură este necesară pentru a încălzi 425 g de apă cu 20 °C.
758. Câte grade se vor încălzi 5 kg de apă dacă apa primește 167,2 kJ?
759. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi m grame de apă la o temperatură t1 la o temperatură t2?
760. În calorimetru se toarnă 2 kg apă la temperatura de 15 °C. La ce temperatură se va încălzi apa calorimetrului dacă se coboară în ea o greutate de alamă de 500 g încălzită la 100 °C? Capacitatea termică specifică a alamei este de 0,37 kJ/(kg °C).
761. Sunt bucăți de cupru, cositor și aluminiu de același volum. Care dintre aceste piese are cea mai mare și care cea mai mică capacitate de căldură?
762. S-au turnat în calorimetru 450 g apă, a cărei temperatură este de 20 °C. Când 200 g de pilitură de fier încălzită la 100°C au fost scufundate în această apă, temperatura apei a devenit 24°C. Determinați capacitatea termică specifică a rumegușului.
763. Un calorimetru de cupru care cântărește 100 g conține 738 g de apă, a cărei temperatură este de 15 °C. 200 g de cupru au fost coborâte în acest calorimetru la o temperatură de 100 °C, după care temperatura calorimetrului a crescut la 17 °C. Care este capacitatea termică specifică a cuprului?
764. O bilă de oțel cântărind 10 g se scoate din cuptor și se coboară în apă la o temperatură de 10 °C. Temperatura apei a urcat la 25°C. Care a fost temperatura bilei în cuptor dacă masa de apă este de 50 g? Capacitatea termică specifică a oțelului este de 0,5 kJ/(kg °C).
770. O daltă de oțel cântărind 2 kg a fost încălzită la o temperatură de 800 °C și apoi coborâtă într-un vas care conținea 15 litri de apă la o temperatură de 10 °C. La ce temperatură va fi încălzită apa din vas?
(Indicație. Pentru a rezolva această problemă, este necesar să se creeze o ecuație în care temperatura dorită a apei din vas după coborârea tăietorului este luată drept necunoscută.)
771. Ce temperatură va avea apa dacă amesteci 0,02 kg apă la 15 °C, 0,03 kg apă la 25 °C și 0,01 kg apă la 60 °C?
772. Încălzirea unei clase bine ventilate necesită o cantitate de căldură de 4,19 MJ pe oră. Apa intră în caloriferele de încălzire la 80°C și iese la 72°C. Câtă apă ar trebui să fie furnizată caloriferelor la fiecare oră?
773. Plumbul cântărind 0,1 kg la o temperatură de 100 °C a fost scufundat într-un calorimetru de aluminiu cu o greutate de 0,04 kg care conținea 0,24 kg apă la o temperatură de 15 °C. După aceea, temperatura de 16 °C a fost stabilită în calorimetru. Care este capacitatea termică specifică a plumbului?
Planul de schiță
lecție deschisă de fizică la clasa a 8-a „E”.
MOU gimnaziul Nr 77, o. Toliatti
profesori de fizică
Ivanova Maria Konstantinovna
Subiectul lecției:
Rezolvarea problemelor pentru calcularea cantității de căldură necesară pentru încălzirea corpului sau eliberată de acesta în timpul răcirii.
Data de:
Scopul lecției:
să dezvolte abilități practice în calcularea cantității de căldură necesară pentru încălzire și eliberată în timpul răcirii;
dezvoltarea abilităților de numărare, îmbunătățirea abilităților logice în analiza diagramei problemelor, rezolvarea problemelor calitative și de calcul;
să-și cultive capacitatea de a lucra în perechi, să respecte opinia adversarului și să-și apere punctul de vedere, să fie atent la îndeplinirea sarcinilor la fizică.
Echipament pentru lecție:
calculator, proiector, prezentare pe tema (Anexa nr. 1), materiale dintr-o singură colecție de resurse educaționale digitale.
Tip de lecție:
rezolvarea problemelor.
„Pune-ți degetul în flacăra de la un chibrit și vei experimenta o senzație care nu este egală în cer sau pe pământ; cu toate acestea, tot ceea ce s-a întâmplat este pur și simplu rezultatul ciocnirilor de molecule.
J. Wheeler
În timpul orelor:
Organizarea timpului
Salutarea elevilor.
Verificarea elevilor absenți.
Prezentarea temei și a obiectivelor lecției.
Verificarea temelor.
1.Sondaj frontal
Care este capacitatea termică specifică a unei substanțe? (Diapozitivul #1)
Care este unitatea de măsură a capacității termice specifice a unei substanțe?
De ce corpurile de apă îngheață încet? De ce gheața nu părăsește râurile și în special lacurile pentru o lungă perioadă de timp, deși vremea a fost caldă de mult timp?
De ce este suficient de cald pe coasta Mării Negre din Caucaz chiar și iarna?
De ce unele metale se răcesc mult mai repede decât apa? (Diapozitivul #2)
2. Sondaj individual (fișe cu sarcini pe mai multe niveluri pentru mai mulți elevi)
Explorarea unui subiect nou.
1. Repetarea conceptului de cantitate de căldură.
Cantitatea de căldură- o măsură cantitativă a modificării energiei interne în timpul transferului de căldură.
Cantitatea de căldură absorbită de corp este considerată pozitivă, iar cantitatea de căldură eliberată este negativă. Expresia „corpul are o anumită cantitate de căldură” sau „corpul conține (depozitează) o oarecare cantitate de căldură” nu are sens. Cantitatea de căldură poate fi primită sau cedată în orice proces, dar nu poate fi posedată.
În timpul schimbului de căldură la granița dintre corpuri, moleculele care se mișcă încet ale unui corp rece interacționează cu moleculele care se mișcă rapid ale unui corp fierbinte. Ca urmare, energiile cinetice ale moleculelor sunt aliniate și vitezele moleculelor unui corp rece cresc, în timp ce cele ale unui corp fierbinte scad.
În timpul schimbului de căldură, nu există o conversie a energiei dintr-o formă în alta; o parte din energia internă a unui corp fierbinte este transferată într-un corp rece.
2. Formula pentru cantitatea de căldură.
Obținem o formulă de lucru pentru a rezolva problemele de calculare a cantității de căldură: Q = cm ( t 2 - t 1 ) - scris pe tablă și în caiete.
Aflăm că cantitatea de căldură dată sau primită de corp depinde de temperatura inițială a corpului, de masa acestuia și de capacitatea termică specifică.
În practică, calculele termice sunt adesea folosite. De exemplu, la construirea clădirilor, este necesar să se țină cont de câtă căldură ar trebui să ofere întregul sistem de încălzire clădirii. De asemenea, ar trebui să știți câtă căldură va intra în spațiul înconjurător prin ferestre, pereți, uși.
3 . Dependența cantității de căldură de diferite cantități . (Diapozitive #3, #4, #5, #6)
4 . Căldura specifică (Diapozitivul numărul 7)
5. Unități pentru măsurarea cantității de căldură (Diapozitivul numărul 8)
6. Un exemplu de rezolvare a unei probleme pentru calcularea cantității de căldură (Diapozitivul numărul 10)
7. Rezolvarea problemelor pentru calcularea cantității de căldură pe tablă și în caiete
De asemenea, aflăm că, dacă are loc schimbul de căldură între corpuri, atunci energia internă a tuturor corpurilor de încălzire crește cu atât cât scade energia internă a corpurilor de răcire. Pentru a face acest lucru, folosim un exemplu de problemă rezolvată din § 9 din manual.
Pauza dinamica.
IV. Consolidarea materialului studiat.
1. Întrebări pentru autocontrol (Diapozitivul numărul 9)
2. Rezolvarea problemelor de calitate:
De ce este cald în deșert ziua, dar noaptea temperatura scade sub 0°C? (Nisipul are o capacitate termică specifică scăzută, deci se încălzește și se răcește rapid.)
O bucată de plumb și o bucată de oțel de aceeași masă au fost lovite cu un ciocan de același număr de ori. Care piesa a devenit mai fierbinte? De ce? (Bucata de plumb s-a încălzit mai mult, deoarece capacitatea termică specifică a plumbului este mai mică.)
De ce sobele de fier încălzesc o cameră mai repede decât sobele de cărămidă, dar nu rămân calde atât de mult? (Capacitatea termică specifică a cuprului este mai mică decât cea a cărămizii.)
Greutăților de cupru și oțel de aceeași masă li se dau cantități egale de căldură. Care greutate va schimba cel mai mult temperatura? (La cupru, pentru că capacitatea termică specifică a cuprului este mai mică.)
Ce consumă mai multă energie: încălzirea apei sau încălzirea unei tigăi de aluminiu, dacă masele lor sunt aceleași? (Pentru încălzirea apei, deoarece capacitatea termică specifică a apei este mare.)
După cum știți, fierul are o capacitate termică specifică mai mare decât cuprul. În consecință, un înțepăt din fier ar avea o cantitate mai mare de energie internă decât aceeași înțepătură din cupru, dacă masele și temperaturile lor sunt egale. De ce, în ciuda acestui fapt, vârfurile fierului de lipit sunt făcute din cupru? (Cuprul are o conductivitate termică ridicată.)
Se știe că conductivitatea termică a metalului este mult mai mare decât conductivitatea termică a sticlei. De ce, atunci, calorimetrele sunt din metal și nu din sticlă? (Metalul are o conductivitate termică ridicată și căldură specifică scăzută, datorită cărora temperatura din interiorul calorimetrului se egalizează rapid și se consumă puțină căldură pentru încălzirea acestuia. În plus, radiația metalului este mult mai mică decât radiația de sticlă, ceea ce reduce pierderile de căldură.)
Se știe că zăpada afanată protejează bine solul de îngheț, deoarece conține mult aer, care este un slab conductor de căldură. Dar până la urmă, chiar și straturile de aer se învecinează cu solul care nu este acoperit cu zăpadă. Atunci de ce nu îngheață prea mult în acest caz? (Aerul, în contact cu solul neacoperit cu zăpadă, este în permanență în mișcare, amestecat. Acest aer în mișcare elimină căldura de pe pământ și crește evaporarea umidității din acesta. Aerul, care se află între particulele de zăpadă, este inactiv și, ca un slab conductor de căldură, protejează pământul de îngheț.)
3. Rezolvarea problemelor de calcul
Primele două sarcini sunt rezolvate de către elevi foarte motivați la tablă cu discuție colectivă. Găsim abordările potrivite în raționamentul și rezolvarea problemelor.
Sarcina 1.
La încălzirea unei bucăți de cupru de la 20°C la 170°C, s-au consumat 140.000 J de căldură. Determinați masa cuprului.
Sarcina #2
Care este capacitatea termică specifică a unui lichid dacă a fost nevoie de 150.000 J pentru a încălzi 2 litri din acesta cu 20 ° C. Densitatea lichidului este de 1,5 g / cm³
Elevii răspund la următoarele întrebări în perechi:
Sarcina numărul 3.
Două bile de cupru de masa m o si 4m oîncălzit astfel încât ambele bile să primească aceeași cantitate de căldură. În același timp, bila mare s-a încălzit cu 5 ° C. Cât de mult s-a încălzit bila de masă mai mică?
Sarcina numărul 4.
Câtă căldură se eliberează când 4 m³ de gheață se răcesc de la 10°C la -40°C?
Sarcina numărul 5.
În acest caz, va fi necesară mai multă căldură pentru a încălzi două substanțe dacă încălzirea a două substanțe este aceeași ∆ t 1 = ∆t 2 Prima substanță este o cărămidă cu o masă de 2 kg și s = 880 J / kg ∙ ° C, iar alamă - o masă de 2 kg și s \u003d 400 J / kg ∙ ° C
Sarcina numărul 6.
Se încălzește o bară de oțel cu masa de 4 kg. În acest caz, s-au consumat 200.000 J de căldură. Determinați temperatura finală a corpului dacă temperatura inițială este t 0 = 10°C
Când elevii rezolvă singuri probleme, este firesc să apară întrebări. Cele mai frecvente întrebări sunt discutate colectiv. Acele întrebări care sunt de natură privată primesc răspunsuri individuale.
Reflecţie. Punerea semnelor.
Profesor: Deci, băieți, ce ați învățat la lecția de astăzi și ce ați învățat nou?
Exemple de răspunsuri ale elevilor :
A dezvoltat abilitățile de rezolvare a problemelor calitative și de calcul pe tema „Calculul cantității de căldură necesară pentru încălzirea corpului și eliberată în timpul răcirii”.
În practică, am fost convinși de modul în care subiecte precum fizica și matematica se suprapun și sunt conectate.
Teme pentru acasă:
Rezolvați problemele nr. 1024, 1025, din colecția de probleme de V.I. Lukashik, E. V. Ivanova.
În mod independent, veniți cu o problemă pentru calcularea cantității de căldură necesară pentru încălzirea corpului sau eliberată de acesta în timpul răcirii.
« Fizica - Clasa 10 "
În ce procese are loc transformarea agregată a materiei?
Cum poate fi schimbată starea materiei?
Puteți schimba energia internă a oricărui corp lucrând, încălzindu-l sau, dimpotrivă, răcindu-l.
Astfel, la forjarea unui metal se lucreaza si se incalzeste, in timp ce in acelasi timp metalul poate fi incalzit peste o flacara care arde.
De asemenea, dacă pistonul este fix (Fig. 13.5), atunci volumul de gaz nu se modifică atunci când este încălzit și nu se lucrează. Dar temperatura gazului și, prin urmare, energia sa internă, crește.
Energia internă poate crește și scădea, astfel încât cantitatea de căldură poate fi pozitivă sau negativă.
Se numește procesul de transfer de energie de la un corp la altul fără a lucra schimb de caldura.
Măsura cantitativă a modificării energiei interne în timpul transferului de căldură se numește cantitatea de căldură.
Imaginea moleculară a transferului de căldură.
În timpul schimbului de căldură la granița dintre corpuri, moleculele care se mișcă încet ale unui corp rece interacționează cu moleculele care se mișcă rapid ale unui corp fierbinte. Ca urmare, energiile cinetice ale moleculelor sunt aliniate și vitezele moleculelor unui corp rece cresc, în timp ce cele ale unui corp fierbinte scad.
În timpul schimbului de căldură, nu există nicio conversie a energiei de la o formă la alta, o parte din energia internă a unui corp mai fierbinte este transferată unui corp mai puțin încălzit.
Cantitatea de căldură și capacitatea de căldură.
Știți deja că pentru a încălzi un corp cu masa m de la temperatura t 1 la temperatura t 2, este necesar să se transfere în el cantitatea de căldură:
Q \u003d cm (t 2 - t 1) \u003d cm Δt. (13,5)
Când corpul se răcește, temperatura sa finală t 2 se dovedește a fi mai mică decât temperatura inițială t 1 și cantitatea de căldură degajată de corp este negativă.
Coeficientul c din formula (13.5) se numește capacitatea termică specifică substante.
Căldura specifică- aceasta este o valoare egală numeric cu cantitatea de căldură pe care o primește sau o degajă o substanță cu masa de 1 kg atunci când temperatura sa se modifică cu 1 K.
Capacitatea termică specifică a gazelor depinde de procesul prin care este transferată căldura. Dacă încălziți un gaz la presiune constantă, acesta se va extinde și va funcționa. Pentru a încălzi un gaz cu 1 °C la presiune constantă, trebuie să transfere mai multă căldură decât să-l încălzească la un volum constant, când gazul se va încălzi doar.
Lichidele și solidele se extind ușor când sunt încălzite. Capacitățile lor specifice de căldură la volum constant și presiune constantă diferă puțin.
Căldura specifică de vaporizare.
Pentru a transforma un lichid în vapori în timpul procesului de fierbere, este necesar să îi transferați o anumită cantitate de căldură. Temperatura unui lichid nu se schimbă atunci când fierbe. Transformarea lichidului în vapori la o temperatură constantă nu duce la o creștere a energiei cinetice a moleculelor, ci este însoțită de o creștere a energiei potențiale a interacțiunii lor. La urma urmei, distanța medie dintre moleculele de gaz este mult mai mare decât între moleculele lichide.
Valoarea egală numeric cu cantitatea de căldură necesară pentru a transforma un lichid de 1 kg în abur la o temperatură constantă se numește căldură specifică de vaporizare.
Procesul de evaporare a lichidului are loc la orice temperatură, în timp ce cele mai rapide molecule părăsesc lichidul, iar acesta se răcește în timpul evaporării. Căldura specifică de vaporizare este egală cu căldura specifică de vaporizare.
Această valoare este notă cu litera r și este exprimată în jouli pe kilogram (J / kg).
Căldura specifică de vaporizare a apei este foarte mare: r H20 = 2,256 10 6 J/kg la o temperatură de 100 °C. În alte lichide, precum alcoolul, eterul, mercurul, kerosenul, căldura specifică de vaporizare este de 3-10 ori mai mică decât cea a apei.
Pentru a transforma un lichid cu masa m în abur, este necesară o cantitate de căldură egală cu:
Q p \u003d rm. (13,6)
Când aburul se condensează, se eliberează aceeași cantitate de căldură:
Q k \u003d -rm. (13,7)
Căldura specifică de fuziune.
Când un corp cristalin se topește, toată căldura furnizată acestuia duce la creșterea energiei potențiale de interacțiune a moleculelor. Energia cinetică a moleculelor nu se modifică, deoarece topirea are loc la o temperatură constantă.
Valoarea egală numeric cu cantitatea de căldură necesară pentru a transforma o substanță cristalină care cântărește 1 kg la punctul de topire într-un lichid se numește căldură specifică de fuziuneși sunt notate cu litera λ.
În timpul cristalizării unei substanțe cu o masă de 1 kg, se eliberează exact aceeași cantitate de căldură cum este absorbită în timpul topirii.
Căldura specifică de topire a gheții este destul de mare: 3,34 10 5 J/kg.
„Dacă gheața nu ar avea o căldură mare de fuziune, atunci în primăvară întreaga masă de gheață ar trebui să se topească în câteva minute sau secunde, deoarece căldura este transferată continuu în gheață din aer. Consecințele acestui lucru ar fi cumplite; căci chiar și în situația actuală, din topirea maselor mari de gheață sau zăpadă apar mari inundații și torenți mari de apă.” R. Black, secolul al XVIII-lea
Pentru a topi un corp cristalin de masă m este necesară o cantitate de căldură egală cu:
Qpl \u003d λm. (13,8)
Cantitatea de căldură eliberată în timpul cristalizării corpului este egală cu:
Q cr = -λm (13,9)
Ecuația de echilibru termic.
Luați în considerare schimbul de căldură în cadrul unui sistem format din mai multe corpuri având inițial temperaturi diferite, de exemplu, schimbul de căldură între apa dintr-un vas și o minge fierbinte de fier coborâtă în apă. Conform legii conservării energiei, cantitatea de căldură degajată de un corp este numeric egală cu cantitatea de căldură primită de altul.
Cantitatea dată de căldură este considerată negativă, cantitatea de căldură primită este considerată pozitivă. Prin urmare, cantitatea totală de căldură Q1 + Q2 = 0.
Dacă schimbul de căldură are loc între mai multe corpuri dintr-un sistem izolat, atunci
Q 1 + Q 2 + Q 3 + ... = 0. (13.10)
Ecuația (13.10) se numește ecuația de echilibru termic.
Aici Q 1 Q 2 , Q 3 - cantitatea de căldură primită sau eliberată de corpuri. Aceste cantități de căldură sunt exprimate prin formula (13.5) sau formulele (13.6) - (13.9), dacă în procesul de transfer de căldură au loc diverse transformări de fază ale substanței (topire, cristalizare, vaporizare, condensare).
(sau transfer de căldură).
Capacitatea termică specifică a unei substanțe.
Capacitate termica este cantitatea de căldură absorbită de organism atunci când este încălzit cu 1 grad.
Capacitatea termică a corpului este indicată printr-o literă latină majusculă DIN.
Ce determină capacitatea termică a unui corp? În primul rând, din masa sa. Este clar că încălzirea, de exemplu, a 1 kilogram de apă va necesita mai multă căldură decât încălzirea a 200 de grame.
Dar felul de substanță? Să facem un experiment. Să luăm două vase identice și, turnând apă cu o greutate de 400 g într-unul dintre ele și ulei vegetal cu o greutate de 400 g în celălalt, vom începe să le încălzim cu ajutorul arzătoarelor identice. Observând citirile termometrelor, vom vedea că uleiul se încălzește rapid. Pentru a încălzi apa și uleiul la aceeași temperatură, apa trebuie încălzită mai mult timp. Dar cu cât încălzim mai mult apa, cu atât primește mai multă căldură de la arzător.
Astfel, pentru a încălzi aceeași masă de substanțe diferite la aceeași temperatură, sunt necesare cantități diferite de căldură. Cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea unui corp și, în consecință, capacitatea acestuia de căldură depind de tipul de substanță din care este compus acest corp.
Deci, de exemplu, pentru a crește temperatura apei cu o masă de 1 kg cu 1 ° C, este necesară o cantitate de căldură egală cu 4200 J și pentru a încălzi aceeași masă de ulei de floarea soarelui cu 1 ° C, o cantitate de este necesară o căldură egală cu 1700 J.
Mărimea fizică care arată câtă căldură este necesară pentru a încălzi 1 kg dintr-o substanță cu 1 ºС se numește căldura specifică această substanță.
Fiecare substanță are propria sa capacitate termică specifică, care este notă cu litera latină c și se măsoară în jouli pe kilogram-grad (J / (kg ° C)).
Capacitatea termică specifică a aceleiași substanțe în diferite stări de agregat (solid, lichid și gazos) este diferită. De exemplu, capacitatea termică specifică a apei este de 4200 J/(kg ºС), iar capacitatea termică specifică a gheții este de 2100 J/(kg ºС); aluminiul în stare solidă are o capacitate termică specifică de 920 J/(kg - °C), iar în stare lichidă este de 1080 J/(kg - °C).
Rețineți că apa are o capacitate termică specifică foarte mare. Prin urmare, apa din mări și oceane, încălzindu-se vara, absoarbe o cantitate mare de căldură din aer. Din acest motiv, în acele locuri care sunt situate în apropierea unor corpuri mari de apă, vara nu este la fel de caldă ca în locurile departe de apă.
Calculul cantității de căldură necesară pentru încălzirea corpului sau eliberată de acesta în timpul răcirii.
Din cele de mai sus, este clar că cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea corpului depinde de tipul de substanță din care constă corpul (adică, capacitatea de căldură specifică) și de masa corpului. De asemenea, este clar că cantitatea de căldură depinde de câte grade vom crește temperatura corpului.
Deci, pentru a determina cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea corpului sau eliberată de acesta în timpul răcirii, trebuie să înmulțiți căldura specifică a corpului cu masa sa și cu diferența dintre temperaturile sale finale și inițiale:
Q = cm (t 2 - t 1 ) ,
Unde Q- cantitatea de caldura, c este capacitatea termică specifică, m- masa corpului , t 1 - temperatura initiala, t 2 este temperatura finală.
Când corpul este încălzit t 2 > t 1 și, prin urmare Q > 0 . Când corpul este răcit t 2 și< t 1 și, prin urmare Q< 0 .
Dacă se cunoaşte capacitatea termică a întregului corp DIN, Q este determinată de formula:
Q \u003d C (t 2 - t 1 ) .
