>>Fyzika: Výpočet množstva tepla potrebného na zahriatie tela a uvoľneného pri ochladzovaní
Aby sme sa naučili vypočítať množstvo tepla, ktoré je potrebné na zahriatie tela, najprv zistíme, na akých množstvách závisí.
Z predchádzajúceho odseku už vieme, že toto množstvo tepla závisí od druhu látky, z ktorej sa telo skladá (t. j. od jeho špecifickej tepelnej kapacity):
Q závisí od c
To však nie je všetko.
Ak chceme vodu v kanvici ohriať tak, aby bola iba teplá, tak ju nebudeme dlho ohrievať. A aby sa voda zohriala, budeme ju ohrievať dlhšie. Ale čím dlhšie je kanvica v kontakte s ohrievačom, tým viac tepla z nej dostane.
Čím viac sa teda teplota telesa pri zahrievaní mení, tým viac tepla mu treba odovzdať.
Nech sa počiatočná teplota tela rovná tini a konečná teplota - tfin. Potom bude zmena telesnej teploty vyjadrená rozdielom:
Koniec koncov, každý to vie kúrenie napríklad 2 kg vody zaberie viac času (a teda aj viac tepla), ako zohriatie 1 kg vody. To znamená, že množstvo tepla potrebného na zahriatie telesa závisí od hmotnosti tohto telesa:
Na výpočet množstva tepla teda potrebujete poznať špecifickú tepelnú kapacitu látky, z ktorej je teleso vyrobené, hmotnosť tohto telesa a rozdiel medzi jeho konečnou a počiatočnou teplotou.
Napríklad je potrebné určiť, koľko tepla je potrebné na ohrev železnej súčiastky s hmotnosťou 5 kg za predpokladu, že jej počiatočná teplota je 20 °C a konečná teplota by mala byť 620 °C.
Z tabuľky 8 zistíme, že merná tepelná kapacita železa je c = 460 J/(kg°C). To znamená, že na zahriatie 1 kg železa o 1 °C je potrebných 460 J.
Na zohriatie 5 kg železa o 1 °C je potrebné 5-násobné množstvo tepla, t.j. 460 J*5 = 2300 J.
Žehliť nie o 1 °C, ale o A t \u003d 600 ° C, bude potrebných ďalších 600-krát viac tepla, t.j. 2300 J X 600 \u003d 1 380 000 J. Presne rovnaké (modulo) množstvo tepla sa uvoľní, keď sa táto žehlička ochladí zo 620 na 20 °C.
Takže, aby ste našli množstvo tepla potrebného na zahriatie telesa alebo ním uvoľneného počas chladenia, musíte vynásobiť špecifické teplo telesa jeho hmotnosťou a rozdielom medzi jeho konečnou a počiatočnou teplotou: 
??? 1. Uveďte príklady, ktoré ukazujú, že množstvo tepla prijatého telesom pri zahrievaní závisí od jeho hmotnosti a zmeny teploty. 2. Akým vzorcom je množstvo tepla potrebného na zahriatie tela alebo ním uvoľneného, kedy chladenie?
S.V. Gromov, N.A. Vlasť, fyzika 8. ročník
Zaslané čitateľmi z internetových stránok
Zadania a odpovede z fyziky podľa tried, sťahovanie abstraktov z fyziky, plánovanie hodín fyziky 8. ročník, všetko pre študenta na prípravu na hodiny, plán hodín fyziky, fyzikálne testy online, domáce úlohy a práca
Obsah lekcie zhrnutie lekcie podpora rámcová lekcia prezentácia akceleračné metódy interaktívne technológie Prax úlohy a cvičenia samoskúšobné workshopy, školenia, prípady, questy domáce úlohy diskusia otázky rečnícke otázky študentov Ilustrácie audio, videoklipy a multimédiá fotografie, obrázky, grafika, tabuľky, schémy humor, anekdoty, vtipy, komiksové podobenstvá, výroky, krížovky, citáty Doplnky abstraktyčlánky čipy pre zvedavých cheat sheets učebnice základný a doplnkový slovník pojmov iné Zdokonaľovanie učebníc a vyučovacích hodínoprava chýb v učebnici aktualizácia fragmentu v učebnici prvky inovácie v lekcii nahradenie zastaraných vedomostí novými Len pre učiteľov perfektné lekcie kalendárny plán na rok metodické odporúčania programu diskusie Integrované lekcie721. Prečo sa voda používa na chladenie niektorých mechanizmov?
Voda má vysokú mernú tepelnú kapacitu, čo prispieva k dobrému odvodu tepla z mechanizmu.
722. V akom prípade treba vynaložiť viac energie: na zohriatie jedného litra vody o 1 °C alebo na zohriatie sto gramov vody o 1 °C?
Na zahriatie litra vody, pretože čím väčšia je hmotnosť, tým viac energie je potrebné minúť.
723. Kupronickel a strieborné vidličky rovnakej hmotnosti sa ponorili do horúcej vody. Prijímajú rovnaké množstvo tepla z vody?
Kuproniklová vidlica dostane viac tepla, pretože špecifické teplo kupronického niklu je väčšie ako striebra.
724. Kus olova a kus liatiny rovnakej hmotnosti bol trikrát udieraný perlíkom. Ktorá časť bola teplejšia?
Olovo sa bude zahrievať viac, pretože jeho špecifická tepelná kapacita je menšia ako u liatiny a na ohrev olova je potrebných menej energie.
725. Jedna banka obsahuje vodu, druhá obsahuje petrolej rovnakej hmotnosti a teploty. Do každej banky sa hodila rovnako zahriata železná kocka. Čo sa zohreje na vyššiu teplotu - voda alebo petrolej?
Petrolej.
726. Prečo sú teplotné výkyvy v zime a v lete v mestách na pobreží menej prudké ako v mestách vo vnútrozemí?
Voda sa ohrieva a ochladzuje pomalšie ako vzduch. V zime sa ochladzuje a presúva teplé vzduchové hmoty na pevninu, čím sa klíma na pobreží otepľuje.
727. Merná tepelná kapacita hliníka je 920 J/kg °C. Čo to znamená?
To znamená, že na zahriatie 1 kg hliníka o 1 °C je potrebných 920 J.
728. Hliníkové a medené tyče rovnakej hmotnosti 1 kg sa ochladia o 1 °C. Ako veľmi sa zmení vnútorná energia každého bloku? Ktorá lišta sa zmení viac a o koľko?
729. Aké množstvo tepla je potrebné na zohriatie kilogramového železného predliatku o 45 °C?
730. Koľko tepla je potrebné na zohriatie 0,25 kg vody z 30°C na 50°C?
731. Ako sa zmení vnútorná energia dvoch litrov vody pri zahriatí o 5 °C?
732. Koľko tepla je potrebné na zohriatie 5 g vody z 20 °C na 30 °C?
733. Aké množstvo tepla je potrebné na zahriatie hliníkovej gule s hmotnosťou 0,03 kg na 72 °C?
734. Vypočítajte množstvo tepla potrebného na zohriatie 15 kg medi o 80 °C.
735. Vypočítajte množstvo tepla potrebného na zahriatie 5 kg medi z 10 °C na 200 °C.
736. Aké množstvo tepla je potrebné na zohriatie 0,2 kg vody z 15 °C na 20 °C?
737. Voda s hmotnosťou 0,3 kg sa ochladila o 20 °C. O koľko sa zníži vnútorná energia vody?
738. Koľko tepla je potrebné na zohriatie 0,4 kg vody s teplotou 20 °C na teplotu 30 °C?
739. Koľko tepla sa spotrebuje na ohrev 2,5 kg vody o 20 °C?
740. Koľko tepla sa uvoľnilo, keď sa 250 g vody ochladilo z 90 °C na 40 °C?
741. Koľko tepla je potrebné na ohrev 0,015 litra vody o 1 °C?
742. Vypočítajte množstvo tepla potrebného na ohrev jazierka s objemom 300 m3 o 10 °C?
743. Koľko tepla treba odovzdať 1 kg vody, aby sa jej teplota zvýšila z 30 °C na 40 °C?
744. Voda s objemom 10 litrov sa ochladila z teploty 100 °C na teplotu 40 °C. Koľko tepla sa v tomto prípade uvoľní?
745. Vypočítajte množstvo tepla potrebného na zohriatie 1 m3 piesku o 60 °C.
746. Objem vzduchu 60 m3, merná tepelná kapacita 1000 J/kg °C, hustota vzduchu 1,29 kg/m3. Koľko tepla je potrebné na zvýšenie teploty na 22 °C?
747. Voda sa ohriala o 10 °C, pričom sa spotrebovalo 4,20 103 J tepla. Určte množstvo vody.
748. Voda s hmotnosťou 0,5 kg vykázala 20,95 kJ tepla. Aká bola teplota vody, ak bola počiatočná teplota vody 20°C?
749. Do medeného hrnca s hmotnosťou 2,5 kg sa naleje 8 kg vody s teplotou 10 °C. Koľko tepla je potrebné na privedenie vody do varu v hrnci?
750. Do medenej naberačky s hmotnosťou 300 g sa naleje liter vody s teplotou 15 ° C. Koľko tepla je potrebné na zohriatie vody v naberačke o 85 ° C?
751. Kus vyhriatej žuly s hmotnosťou 3 kg sa vloží do vody. Žula odovzdá vode 12,6 kJ tepla, chladenie o 10 °C. Aká je špecifická tepelná kapacita kameňa?
752. Horúca voda s teplotou 50 °C sa pridala k 5 kg vody s teplotou 12 °C, čím sa získala zmes s teplotou 30 °C. Koľko vody sa pridalo?
753. Voda s teplotou 20 °C sa pridala do 3 litrov vody s teplotou 60 °C, čím sa získala voda s teplotou 40 °C. Koľko vody sa pridalo?
754. Aká bude teplota zmesi, ak sa zmieša 600 g vody 80°C s 200 g vody 20°C?
755. Liter vody s teplotou 90 °C sa nalial do vody s teplotou 10 °C a teplota vody dosiahla 60 °C. Koľko tam bolo studenej vody?
756. Určte, koľko horúcej vody zohriatej na 60°C treba naliať do nádoby, ak nádoba už obsahuje 20 litrov studenej vody s teplotou 15°C; teplota zmesi by mala byť 40 °C.
757. Určte, koľko tepla je potrebné na zohriatie 425 g vody o 20 °C.
758. O koľko stupňov sa ohreje 5 kg vody, ak voda prijme 167,2 kJ?
759. Koľko tepla je potrebné na zohriatie m gramov vody pri teplote t1 na teplotu t2?
760. Do kalorimetra sa nalejú 2 kg vody s teplotou 15 °C. Na akú teplotu sa zohreje voda v kalorimetri, ak sa do nej spustí mosadzné závažie s hmotnosťou 500 g zohriate na 100 °C? Špecifická tepelná kapacita mosadze je 0,37 kJ/(kg °C).
761. Sú tam kusy medi, cínu a hliníka rovnakého objemu. Ktorý z týchto kúskov má najväčšiu a ktorý najmenšiu tepelnú kapacitu?
762. Do kalorimetra sa nalialo 450 g vody, ktorej teplota je 20 °C. Keď sa do tejto vody ponorilo 200 g železných pilín zohriatych na 100 °C, teplota vody dosiahla 24 °C. Určte špecifickú tepelnú kapacitu pilín.
763. Medený kalorimeter s hmotnosťou 100 g pojme 738 g vody, ktorej teplota je 15 °C. Do tohto kalorimetra sa spustilo 200 g medi pri teplote 100 °C, potom teplota kalorimetra stúpla na 17 °C. Aká je špecifická tepelná kapacita medi?
764. Oceľová guľa s hmotnosťou 10 g sa vyberie z pece a spustí sa do vody s teplotou 10 °C. Teplota vody vystúpila na 25°C. Aká bola teplota gule v peci, ak hmotnosť vody bola 50 g? Merná tepelná kapacita ocele je 0,5 kJ/(kg °C).
770. Oceľové dláto s hmotnosťou 2 kg sa zahrialo na teplotu 800 °C a potom sa spustilo do nádoby obsahujúcej 15 litrov vody s teplotou 10 °C. Na akú teplotu sa zohreje voda v nádobe?
(Indikácia. Na vyriešenie tohto problému je potrebné vytvoriť rovnicu, v ktorej sa požadovaná teplota vody v nádobe po spustení rezačky berie ako neznáma.)
771. Akú teplotu dosiahne voda, ak zmiešate 0,02 kg vody s teplotou 15 °C, 0,03 kg vody s teplotou 25 °C a 0,01 kg vody s teplotou 60 °C?
772. Vykurovanie dobre vetranej triedy si vyžaduje množstvo tepla 4,19 MJ za hodinu. Voda vstupuje do vykurovacích radiátorov s teplotou 80 °C a vystupuje s teplotou 72 °C. Koľko vody treba dodať do radiátorov každú hodinu?
773. Olovo s hmotnosťou 0,1 kg pri teplote 100 °C bolo ponorené do hliníkového kalorimetra s hmotnosťou 0,04 kg s obsahom 0,24 kg vody s teplotou 15 °C. Potom bola v kalorimetri nastavená teplota 16 °C. Aká je špecifická tepelná kapacita olova?
Obrysový plán
otvorená hodina fyziky v triede 8 "E".
MOU telocvičňa č.77, o. Tolyatti
učitelia fyziky
Ivanova Maria Konstantinovna
Téma lekcie:
Riešenie úloh na výpočet množstva tepla potrebného na zahriatie tela alebo ním uvoľneného počas ochladzovania.
Dátum:
Účel lekcie:
rozvíjať praktické zručnosti pri výpočte množstva tepla potrebného na ohrev a uvoľneného počas chladenia;
rozvíjať zručnosti počítania, zlepšovať logické zručnosti pri analýze zápletky problémov, riešení kvalitatívnych a výpočtových problémov;
pestovať schopnosť pracovať vo dvojici, rešpektovať názor oponenta a obhajovať svoj názor, byť opatrný pri plnení úloh z fyziky.
Vybavenie lekcie:
počítač, projektor, prezentácia na danú tému (príloha č. 1), materiály z jednotnej zbierky digitálnych vzdelávacích zdrojov.
Typ lekcie:
riešenie problémov.
„Vlož svoj prst do plameňa zápalky a zažiješ pocit, ktorý nie je rovnaký v nebi ani na zemi; všetko, čo sa stalo, je však jednoducho výsledkom zrážok molekúl.
J. Wheeler
Počas tried:
Organizovanie času
Pozdrav študentov.
Kontrola chýbajúcich žiakov.
Prezentácia témy a cieľov lekcie.
Kontrola domácich úloh.
1.Frontálny prieskum
Aká je špecifická tepelná kapacita látky? (Snímka č. 1)
Aká je jednotka mernej tepelnej kapacity látky?
Prečo vodné plochy zamŕzajú pomaly? Prečo ľad dlho neopúšťa rieky a najmä jazerá, hoci počasie je už dlho teplé?
Prečo je na pobreží Čierneho mora na Kaukaze dosť teplo aj v zime?
Prečo sa niektoré kovy ochladzujú oveľa rýchlejšie ako voda? (Snímka č. 2)
2. Individuálny prieskum (kartičky s viacúrovňovými úlohami pre viacerých žiakov)
Skúmanie novej témy.
1. Opakovanie pojmu množstvo tepla.
Množstvo tepla- kvantitatívna miera zmeny vnútornej energie pri prenose tepla.
Množstvo tepla absorbovaného telom sa považuje za kladné a množstvo uvoľneného tepla za záporné. Výraz „telo má určité množstvo tepla“ alebo „telo obsahuje (uložené) určité množstvo tepla“ nedáva zmysel. Množstvo tepla môže byť prijaté alebo odovzdané v akomkoľvek procese, ale nie je možné ho vlastniť.
Počas výmeny tepla na hranici medzi telesami pomaly sa pohybujúce molekuly studeného telesa interagujú s rýchlo sa pohybujúcimi molekulami horúceho telesa. V dôsledku toho sa kinetické energie molekúl vyrovnávajú a rýchlosti molekúl studeného telesa sa zvyšujú, zatiaľ čo rýchlosti horúceho telesa sa znižujú.
Pri výmene tepla nedochádza k premene energie z jednej formy na druhú, časť vnútornej energie horúceho telesa sa prenáša na studené teleso.
2. Vzorec pre množstvo tepla.
Odvodíme pracovný vzorec na riešenie problémov na výpočet množstva tepla: Q = cm ( t 2 - t 1 ) - písanie na tabuľu a do zošitov.
Zistíme, že množstvo tepla, ktoré teleso odovzdáva alebo prijíma, závisí od počiatočnej teploty telesa, jeho hmotnosti a mernej tepelnej kapacity.
V praxi sa často používajú tepelné výpočty. Napríklad pri výstavbe budov je potrebné brať do úvahy, koľko tepla má budove dať celý vykurovací systém. Mali by ste vedieť aj to, koľko tepla pôjde do okolitého priestoru cez okná, steny, dvere.
3 . Závislosť množstva tepla od rôznych veličín . (Snímky #3, #4, #5, #6)
4 . Špecifické teplo (Snímka číslo 7)
5. Jednotky na meranie množstva tepla (Snímka číslo 8)
6. Príklad riešenia úlohy na výpočet množstva tepla (Snímka číslo 10)
7. Riešenie úloh pre výpočet množstva tepla na doske a v notebookoch
Zistili sme tiež, že ak dôjde k výmene tepla medzi telesami, potom sa vnútorná energia všetkých vykurovacích telies zvýši o toľko, koľko sa zníži vnútorná energia chladiacich telies. K tomu nám poslúži príklad riešeného problému z § 9 učebnice.
Dynamická pauza.
IV. Konsolidácia študovaného materiálu.
1. Otázky na sebaovládanie (Snímka číslo 9)
2. Riešenie problémov s kvalitou:
Prečo je na púšti cez deň horúco, no v noci teplota klesá pod 0°C? (Piesok má nízku mernú tepelnú kapacitu, takže sa rýchlo ohrieva a ochladzuje.)
Kus olova a kus ocele rovnakej hmotnosti boli kladivom udreté rovnako veľakrát. Ktorý kúsok bol teplejší? prečo? (Kus olova sa viac zohrial, pretože merná tepelná kapacita olova je menšia.)
Prečo železné kachle vykúria miestnosť rýchlejšie ako murované, no nezostanú v teple tak dlho? (Špecifická tepelná kapacita medi je menšia ako tehla.)
Medené a oceľové závažia rovnakej hmotnosti dostanú rovnaké množstvo tepla. Ktorá váha najviac zmení teplotu? (Pri medi, pretože merná tepelná kapacita medi je menšia.)
Čo spotrebuje viac energie: ohrev vody alebo ohrev hliníkovej panvice, ak je ich hmotnosť rovnaká? (Na ohrev vody, pretože merná tepelná kapacita vody je veľká.)
Ako viete, železo má vyššiu špecifickú tepelnú kapacitu ako meď. V dôsledku toho by žihadlo vyrobené zo železa malo väčšiu zásobu vnútornej energie ako to isté žihadlo vyrobené z medi, ak sú ich hmotnosti a teploty rovnaké. Prečo sú napriek tomu hroty spájkovačky vyrobené z medi? (Meď má vysokú tepelnú vodivosť.)
Je známe, že tepelná vodivosť kovu je oveľa väčšia ako tepelná vodivosť skla. Prečo sú teda kalorimetre vyrobené z kovu a nie zo skla? (Kov má vysokú tepelnú vodivosť a nízke špecifické teplo, vďaka čomu sa teplota vo vnútri kalorimetra rýchlo vyrovná a na jeho ohrev sa spotrebuje málo tepla. Okrem toho je žiarenie kovu oveľa menšie ako žiarenie skla, čo znižuje tepelné straty.)
Je známe, že sypký sneh dobre chráni pôdu pred premrznutím, pretože obsahuje veľa vzduchu, ktorý je zlým vodičom tepla. Ale koniec koncov, dokonca aj vrstvy vzduchu susedia s pôdou, ktorá nie je pokrytá snehom. Prečo teda v tomto prípade veľmi nemrzne? (Vzduch, v kontakte s pôdou nepokrytou snehom, je neustále v pohybe, zmiešaný. Tento pohybujúci sa vzduch odoberá zo zeme teplo a zvyšuje z nej vyparovanie vlhkosti. Vzduch, ktorý je medzi časticami snehu, je neaktívny a ako slabý vodič tepla chráni zem pred zamrznutím.)
3. Riešenie výpočtových úloh
Prvé dve úlohy riešia vysoko motivovaní žiaci pri tabuli s kolektívnou diskusiou. Nachádzame správne prístupy pri zdôvodňovaní a riešení problémov.
Úloha č.1.
Pri zahriatí kusu medi z 20 °C na 170 °C sa spotrebovalo 140 000 J tepla. Určte hmotnosť medi.
Úloha č. 2
Aká je špecifická tepelná kapacita kvapaliny, ak na jej zohriatie 2 litrov o 20 °C bolo potrebných 150 000 J. Hustota kvapaliny je 1,5 g / cm³
Žiaci vo dvojiciach odpovedajú na nasledujúce otázky:
Úloha číslo 3.
Dve medené gule s hmotnosťou m o a 4 m o zahriate tak, aby obe guľôčky dostali rovnaké množstvo tepla. Zároveň sa veľká guľa zohriala o 5 ° C. Aká horúca bola guľa menšej hmotnosti?
Úloha číslo 4.
Koľko tepla sa uvoľní, keď sa 4 m³ ľadu ochladí z 10 °C na -40 °C?
Úloha číslo 5.
V takom prípade bude potrebné viac tepla na zahriatie dvoch látok, ak je ohrev dvoch látok rovnaký ∆ t 1 = ∆t 2 Prvou látkou je tehla s hmotnosťou 2 kg as = 880 J / kg ∙ ° C a mosadz - hmotnosť 2 kg as \u003d 400 J / kg ∙ ° C
Úloha číslo 6.
Oceľová tyč s hmotnosťou 4 kg sa zahrieva. V tomto prípade bolo vynaložených 200 000 J tepla. Určte konečnú telesnú teplotu, ak je počiatočná teplota t 0 = 10 °C
Keď žiaci riešia problémy sami, je prirodzené, že vznikajú otázky. O najčastejších otázkach sa diskutuje spoločne. Na otázky, ktoré majú súkromný charakter, sa odpovedajú individuálne.
Reflexia. Umiestňovanie značiek.
učiteľ: Takže, chlapci, čo ste sa dnes naučili na lekcii a čo nové?
Vzorové odpovede študentov :
Spracované zručnosti pri riešení kvalitatívnych a výpočtových úloh na tému „Výpočet množstva tepla potrebného na zahriatie telesa a uvoľneného pri ochladzovaní“.
V praxi sme sa presvedčili, ako sa také predmety ako fyzika a matematika prelínajú a sú prepojené.
Domáca úloha:
Vyriešte úlohy č.1024, 1025, zo zbierky úloh V.I. Lukashik, E. V. Ivanova.
Nezávisle prísť s problémom pre výpočet množstva tepla potrebného na zahriatie tela alebo ním uvoľneného počas chladenia.
« Fyzika - 10. ročník
V akých procesoch dochádza k agregátnej premene hmoty?
Ako sa dá zmeniť stav hmoty?
Vnútornú energiu akéhokoľvek telesa môžete meniť vykonávaním práce, zahrievaním alebo naopak ochladzovaním.
Pri kovaní kovu sa teda pracuje a ohrieva sa, pričom sa kov môže zohrievať nad horiacim plameňom.
Taktiež, ak je piest pevný (obr. 13.5), potom sa objem plynu pri zahrievaní nemení a nepracuje sa. Ale teplota plynu a tým aj jeho vnútorná energia sa zvyšuje.
Vnútorná energia sa môže zvyšovať a znižovať, takže množstvo tepla môže byť kladné alebo záporné.
Proces prenosu energie z jedného tela do druhého bez vykonania práce sa nazýva výmena tepla.
Kvantitatívna miera zmeny vnútornej energie pri prenose tepla sa nazýva množstvo tepla.
Molekulárny obraz prenosu tepla.
Počas výmeny tepla na hranici medzi telesami pomaly sa pohybujúce molekuly studeného telesa interagujú s rýchlo sa pohybujúcimi molekulami horúceho telesa. V dôsledku toho sa kinetické energie molekúl vyrovnávajú a rýchlosti molekúl studeného telesa sa zvyšujú, zatiaľ čo rýchlosti horúceho telesa sa znižujú.
Pri výmene tepla nedochádza k premene energie z jednej formy na druhú, časť vnútornej energie teplejšieho telesa sa prenáša na menej zahriate teleso.
Množstvo tepla a tepelná kapacita.
Už viete, že na zahriatie telesa s hmotnosťou m z teploty t 1 na teplotu t 2 je potrebné odovzdať mu množstvo tepla:
Q \u003d cm (t 2 - t 1) \u003d cm Δt. (13,5)
Keď sa teleso ochladí, jeho konečná teplota t 2 je nižšia ako počiatočná teplota t 1 a množstvo tepla, ktoré teleso vydáva, je záporné.
Koeficient c vo vzorci (13.5) sa nazýva Špecifická tepelná kapacita látok.
Špecifické teplo- je to hodnota, ktorá sa číselne rovná množstvu tepla, ktoré látka s hmotnosťou 1 kg prijme alebo odovzdá, keď sa jej teplota zmení o 1 K.
Merná tepelná kapacita plynov závisí od procesu prenosu tepla. Ak ohrievate plyn pri konštantnom tlaku, roztiahne sa a bude pracovať. Na zahriatie plynu o 1 °C pri konštantnom tlaku je potrebné odovzdať viac tepla, ako ho zohriať pri konštantnom objeme, kedy sa plyn len zohreje.
Kvapaliny a pevné látky pri zahrievaní mierne expandujú. Ich špecifické tepelné kapacity pri konštantnom objeme a konštantnom tlaku sa líšia len málo.
Špecifické teplo vyparovania.
Na premenu kvapaliny na paru počas procesu varu je potrebné odovzdať jej určité množstvo tepla. Teplota kvapaliny sa pri varení nemení. Premena kvapaliny na paru pri konštantnej teplote nevedie k zvýšeniu kinetickej energie molekúl, ale je sprevádzaná zvýšením potenciálnej energie ich interakcie. Koniec koncov, priemerná vzdialenosť medzi molekulami plynu je oveľa väčšia ako medzi molekulami kvapaliny.
Nazýva sa hodnota, ktorá sa číselne rovná množstvu tepla potrebného na premenu 1 kg kvapaliny na paru pri konštantnej teplote špecifické teplo vyparovania.
Proces odparovania kvapaliny nastáva pri akejkoľvek teplote, zatiaľ čo najrýchlejšie molekuly opúšťajú kvapalinu a počas odparovania sa ochladzuje. Špecifické teplo vyparovania sa rovná špecifickému teplu vyparovania.
Táto hodnota sa označuje písmenom r a vyjadruje sa v jouloch na kilogram (J / kg).
Merné skupenské teplo vyparovania vody je veľmi vysoké: r H20 = 2,256 10 6 J/kg pri teplote 100 °C. V iných kvapalinách, ako je alkohol, éter, ortuť, petrolej, je merné skupenské teplo vyparovania 3-10 krát menšie ako u vody.
Na premenu kvapaliny s hmotnosťou m na paru je potrebné množstvo tepla, ktoré sa rovná:
Q p \u003d rm. (13.6)
Keď para kondenzuje, uvoľňuje sa rovnaké množstvo tepla:
Q k \u003d -rm. (13.7)
Špecifické teplo topenia.
Keď sa kryštalické teleso topí, všetko teplo, ktoré sa mu dodáva, zvyšuje potenciálnu energiu interakcie molekúl. Kinetická energia molekúl sa nemení, pretože topenie prebieha pri konštantnej teplote.
Hodnota, ktorá sa číselne rovná množstvu tepla potrebného na premenu kryštalickej látky s hmotnosťou 1 kg pri teplote topenia na kvapalinu, sa nazýva špecifické teplo topenia a označujú sa písmenom λ.
Pri kryštalizácii látky s hmotnosťou 1 kg sa uvoľní presne také množstvo tepla, aké sa absorbuje pri tavení.
Merné teplo topenia ľadu je pomerne vysoké: 3,34 10 5 J/kg.
„Ak by ľad nemal vysoké teplo topenia, na jar by sa celá masa ľadu musela roztopiť v priebehu niekoľkých minút alebo sekúnd, pretože teplo sa zo vzduchu neustále prenáša na ľad. Dôsledky toho by boli strašné; lebo aj za súčasnej situácie vznikajú veľké povodne a veľké prívaly vody z topenia veľkých más ľadu alebo snehu.“ R. Black, 18. storočie
Na roztavenie kryštalického telesa s hmotnosťou m je potrebné množstvo tepla, ktoré sa rovná:
Qpl \u003d λm. (13.8)
Množstvo tepla uvoľneného počas kryštalizácie tela sa rovná:
Qcr = -λm (13,9)
Rovnica tepelnej bilancie.
Zvážte výmenu tepla v rámci systému pozostávajúceho z niekoľkých telies, ktoré majú spočiatku rôzne teploty, napríklad výmena tepla medzi vodou v nádobe a horúcou železnou guľou spúšťanou do vody. Podľa zákona zachovania energie sa množstvo tepla, ktoré vydá jedno teleso, číselne rovná množstvu tepla prijatého iným.
Dané množstvo tepla sa považuje za záporné, prijaté množstvo za kladné. Preto celkové množstvo tepla Q1 + Q2 = 0.
Ak dôjde k výmene tepla medzi niekoľkými telesami v izolovanom systéme, potom
Q 1 + Q 2 + Q 3 + ... = 0. (13.10)
Volá sa rovnica (13.10). rovnica tepelnej bilancie.
Tu Q 1 Q 2 , Q 3 - množstvo tepla prijatého alebo odovzdaného telesami. Tieto množstvá tepla sú vyjadrené vzorcom (13.5) alebo vzorcami (13.6) - (13.9), ak v procese prenosu tepla dochádza k rôznym fázovým premenám látky (topenie, kryštalizácia, odparovanie, kondenzácia).
(alebo prenos tepla).
Špecifická tepelná kapacita látky.
Tepelná kapacita je množstvo tepla, ktoré telo absorbuje pri zahriatí o 1 stupeň.
Tepelná kapacita tela sa označuje veľkým latinským písmenom S.
Čo určuje tepelnú kapacitu telesa? V prvom rade z jeho masy. Je jasné, že ohriatie napríklad 1 kilogramu vody bude vyžadovať viac tepla ako ohriatie 200 gramov.
A čo druh látky? Urobme experiment. Vezmeme dve rovnaké nádoby a do jednej z nich nalejeme vodu s hmotnosťou 400 g a do druhej rastlinný olej s hmotnosťou 400 g a začneme ich ohrievať pomocou rovnakých horákov. Pozorovaním údajov teplomerov uvidíme, že sa olej rýchlo zohreje. Aby sa voda a olej zohriali na rovnakú teplotu, musí sa voda ohrievať dlhšie. Ale čím dlhšie vodu ohrievame, tým viac tepla dostáva od horáka.
Na zahriatie rovnakej hmoty rôznych látok na rovnakú teplotu je teda potrebné rôzne množstvo tepla. Množstvo tepla potrebného na zahriatie telesa a následne aj jeho tepelná kapacita závisí od druhu látky, z ktorej je toto teleso zložené.
Napríklad na zvýšenie teploty vody s hmotnosťou 1 kg o 1 ° C je potrebné množstvo tepla rovnajúce sa 4200 J a na zahriatie rovnakej hmotnosti slnečnicového oleja o 1 ° C množstvo tepla je potrebné teplo 1700 J.
Fyzikálne množstvo ukazujúce, koľko tepla je potrebné na zahriatie 1 kg látky o 1 ºС, sa nazýva špecifické teplo túto látku.
Každá látka má svoju špecifickú tepelnú kapacitu, ktorá sa označuje latinským písmenom c a meria sa v jouloch na kilogram-stupeň (J / (kg ° C)).
Merná tepelná kapacita tej istej látky v rôznych agregovaných skupenstvách (tuhé, kvapalné a plynné) je rôzna. Napríklad merná tepelná kapacita vody je 4200 J/(kg ºС) a merná tepelná kapacita ľadu je 2100 J/(kg ºС); hliník v pevnom skupenstve má mernú tepelnú kapacitu 920 J/(kg - °C), v kvapalnom stave je 1080 J/(kg - °C).
Všimnite si, že voda má veľmi vysokú špecifickú tepelnú kapacitu. Preto voda v moriach a oceánoch, ktorá sa v lete zahrieva, absorbuje veľké množstvo tepla zo vzduchu. Z tohto dôvodu na miestach, ktoré sa nachádzajú v blízkosti veľkých vodných plôch, leto nie je také horúce ako na miestach ďaleko od vody.
Výpočet množstva tepla potrebného na zahriatie telesa alebo ním uvoľneného počas ochladzovania.
Z vyššie uvedeného je zrejmé, že množstvo tepla potrebného na zahriatie telesa závisí od druhu látky, z ktorej sa teleso skladá (t. j. jeho mernej tepelnej kapacity) a od hmotnosti telesa. Je tiež jasné, že množstvo tepla závisí od toho, o koľko stupňov sa chystáme zvýšiť telesnú teplotu.
Takže, aby ste určili množstvo tepla potrebného na zahriatie telesa alebo ním uvoľneného počas chladenia, musíte vynásobiť špecifické teplo telesa jeho hmotnosťou a rozdielom medzi jeho konečnou a počiatočnou teplotou:
Q = cm (t 2 - t 1 ) ,
Kde Q- množstvo tepla, c je merná tepelná kapacita, m- telesná hmotnosť, t 1 - počiatočná teplota, t 2 je konečná teplota.
Keď je telo zahriate t2 > t 1 a preto Q > 0 . Keď je telo vychladnuté t 2and< t 1 a preto Q< 0 .
Ak je známa tepelná kapacita celého tela S, Q sa určuje podľa vzorca:
Q \u003d C (t 2 - t 1 ) .
