Vnútorná energia tela sa môže meniť v dôsledku práce vonkajších síl. Na charakterizáciu zmeny vnútornej energie pri prenose tepla sa zavádza veličina nazývaná množstvo tepla a označovaná Q.

V medzinárodnom systéme je jednotkou množstva tepla, ako aj práce a energie joule: = = = 1 J.

V praxi sa niekedy používa mimosystémová jednotka množstva tepla - kalória. 1 kal. = 4,2 J.

Treba si uvedomiť, že pojem „množstvo tepla“ je nešťastný. Bol zavedený v čase, keď sa verilo, že telá obsahujú nejakú beztiažovú, nepolapiteľnú tekutinu – kalorickú. Proces prenosu tepla údajne spočíva v tom, že kalorické, prelievajúce sa z jedného tela do druhého, nesie so sebou určité množstvo tepla. Teraz, keď poznáme základy molekulárno-kinetickej teórie štruktúry hmoty, chápeme, že v tele nie sú žiadne kalórie, mechanizmus zmeny vnútornej energie tela je iný. Sila tradície je však veľká a naďalej používame termín, zavedený na základe nesprávnych predstáv o povahe tepla. Zároveň by sme pri pochopení podstaty prenosu tepla nemali úplne ignorovať mylné predstavy o ňom. Naopak, nakreslením analógie medzi tokom tepla a tokom hypotetickej kalorickej kvapaliny, množstvom tepla a množstvom kalorií, je možné pri riešení niektorých tried problémov vizualizovať prebiehajúce procesy a správne riešiť problémy. Nakoniec sa na základe nesprávnych predstáv o kalorickom ako nosiči tepla naraz získali správne rovnice popisujúce procesy prenosu tepla.

Pozrime sa podrobnejšie na procesy, ktoré sa môžu vyskytnúť v dôsledku prenosu tepla.

Nalejte trochu vody do skúmavky a uzavrite ju zátkou. Skúmavku zaveste na tyč upevnenú na statíve a priveďte pod ňu otvorený plameň. Z plameňa skúmavka dostáva určité množstvo tepla a teplota kvapaliny v nej stúpa. Keď teplota stúpa, vnútorná energia kvapaliny sa zvyšuje. Dochádza k intenzívnemu procesu jeho odparovania. Expandujúce výpary kvapaliny vykonávajú mechanickú prácu, aby vytlačili zátku z trubice.

Urobme ďalší experiment s modelom dela vyrobeného z kusu mosadznej rúrky, ktorá je namontovaná na vozíku. Na jednej strane je rúrka tesne uzavretá ebonitovou zátkou, cez ktorú prechádza kolík. Drôty sú prispájkované k čapu a rúrke a končia na svorkách, ktoré môžu byť napájané zo siete osvetlenia. Model pištole je teda akýmsi elektrickým kotlom.

Nalejte trochu vody do hlavne dela a uzavrite trubicu gumovou zátkou. Pripojte pištoľ k zdroju napájania. Elektrický prúd prechádzajúci vodou ju ohrieva. Voda vrie, čo vedie k jej intenzívnemu odparovaniu. Zvyšuje sa tlak vodnej pary a nakoniec vytlačia korok z hlavne.

Pištoľ sa v dôsledku spätného rázu vráti späť v smere proti korku.

Obe skúsenosti spájajú nasledujúce okolnosti. V procese zahrievania kvapaliny rôznymi spôsobmi sa teplota kvapaliny a tým aj jej vnútorná energia zvýšila. Aby kvapalina vrela a intenzívne sa odparovala, bolo potrebné pokračovať v jej zahrievaní.

Pary kvapaliny vďaka svojej vnútornej energii vykonávali mechanickú prácu.

Skúmame závislosť množstva tepla potrebného na zahriatie telesa od jeho hmotnosti, teplotných zmien a druhu látky. Na štúdium týchto závislostí použijeme vodu a olej. (Na meranie teploty v experimente sa používa elektrický teplomer, vyrobený z termočlánku spojeného so zrkadlovým galvanometrom. Jeden prechod termočlánku sa spustí do nádoby so studenou vodou, aby sa zabezpečila jeho konštantná teplota. Druhý prechod termočlánku meria teplotu skúmanej kvapaliny).

Zážitok pozostáva z troch sérií. V prvej sérii sa pre konštantnú hmotnosť konkrétnej kvapaliny (v našom prípade vody) študuje závislosť množstva tepla potrebného na jej ohrev od zmien teploty. Množstvo tepla prijatého kvapalinou z ohrievača (elektrického sporáka) sa bude posudzovať podľa doby ohrevu za predpokladu, že medzi nimi existuje priamo úmerný vzťah. Aby výsledok experimentu zodpovedal tomuto predpokladu, je potrebné zabezpečiť stály tok tepla z elektrického sporáka do vyhrievaného telesa. Na tento účel bol elektrický sporák vopred pripojený k sieti, takže na začiatku experimentu sa teplota jeho povrchu prestala meniť. Pre rovnomernejšie zahrievanie kvapaliny počas experimentu ju budeme miešať pomocou samotného termočlánku. Hodnoty teplomera budeme zaznamenávať v pravidelných intervaloch, až kým svetelná škvrna nedosiahne okraj stupnice.

Urobme záver: existuje priama úmernosť medzi množstvom tepla potrebného na zahriatie telesa a zmenou jeho teploty.

V druhej sérii experimentov budeme porovnávať množstvo tepla potrebného na zohriatie rovnakých kvapalín rôznej hmotnosti, keď sa ich teplota zmení o rovnakú hodnotu.

Pre uľahčenie porovnania získaných hodnôt sa hmotnosť vody pre druhý experiment odoberie dvakrát menej ako v prvom experimente.

Opäť budeme v pravidelných intervaloch zaznamenávať hodnoty teplomera.

Porovnaním výsledkov prvého a druhého experimentu môžeme vyvodiť nasledujúce závery.

V tretej sérii experimentov budeme porovnávať množstvá tepla potrebné na zahriatie rovnakých hmôt rôznych kvapalín, keď sa ich teplota zmení o rovnakú hodnotu.

Na elektrickom sporáku si rozohrejeme olej, ktorého hmotnosť sa rovná hmotnosti vody v prvom pokuse. Hodnoty teplomeru budeme zaznamenávať v pravidelných intervaloch.

Výsledok experimentu potvrdzuje záver, že množstvo tepla potrebné na zahriatie telesa je priamo úmerné zmene jeho teploty a navyše naznačuje závislosť tohto množstva tepla od druhu látky.

Keďže v experimente bol použitý olej, ktorého hustota je menšia ako hustota vody a na zahriatie oleja na určitú teplotu bolo potrebné menšie množstvo tepla ako na ohrev vody, možno predpokladať, že množstvo tepla potrebný na zahriatie telesa závisí od jeho hustoty.

Aby sme otestovali tento predpoklad, budeme súčasne ohrievať rovnaké masy vody, parafínu a medi na ohrievači s konštantným výkonom.

Po rovnakom čase je teplota medi asi 10-krát a parafín asi 2-krát vyššia ako teplota vody.

Ale meď má väčšiu a parafín menšiu hustotu ako voda.

Skúsenosti ukazujú, že veličina, ktorá charakterizuje rýchlosť zmeny teploty látok, z ktorých sú vyrobené telesá zapojené do výmeny tepla, nie je hustota. Táto veličina sa nazýva merná tepelná kapacita látky a označuje sa písmenom c.

Na porovnanie špecifických tepelných kapacít rôznych látok sa používa špeciálne zariadenie. Zariadenie pozostáva z regálov, v ktorých je pripevnená tenká parafínová doska a tyč s tyčami, ktoré cez ňu prechádzajú. Na koncoch tyčí sú pripevnené hliníkové, oceľové a mosadzné valce rovnakej hmotnosti.

Na rovnakú teplotu ohrievame valce tak, že ich ponoríme do nádoby s vodou stojacej na rozpálenom elektrickom sporáku. Upevníme horúce valce na stojany a uvoľníme ich z upevňovacích prvkov. Valce sa súčasne dotýkajú parafínovej platne a po roztavení parafínu do nej začnú klesať. Hĺbka ponorenia valcov rovnakej hmotnosti do parafínovej platne, keď sa ich teplota zmení o rovnakú hodnotu, sa ukáže byť odlišná.

Skúsenosti ukazujú, že špecifické tepelné kapacity hliníka, ocele a mosadze sú rôzne.

Po vykonaní zodpovedajúcich experimentov s tavením pevných látok, odparovaním kvapalín a spaľovaním paliva sme získali nasledujúce kvantitatívne závislosti.

Na získanie jednotiek špecifických veličín je potrebné ich vyjadriť z príslušných vzorcov a do výsledných výrazov nahradiť jednotky tepla - 1 J, hmotnosti - 1 kg a pre špecifické teplo - 1 K.

Získame jednotky: merná tepelná kapacita - 1 J / kg K, ostatné merné teplo: 1 J / kg.

Ťažiskom nášho článku je množstvo tepla. Budeme uvažovať o koncepte vnútornej energie, ktorá sa transformuje, keď sa táto hodnota zmení. Ukážeme si aj niekoľko príkladov aplikácie výpočtov v ľudskej činnosti.

Teplo

S akýmkoľvek slovom v rodnom jazyku má každý človek svoje vlastné asociácie. Sú určené osobnou skúsenosťou a iracionálnymi pocitmi. Čo zvyčajne predstavuje slovo „teplo“? Mäkká deka, funkčná batéria ústredného kúrenia v zime, prvé slnečné svetlo na jar, mačka. Alebo matkin pohľad, utešujúce slovo od kamarátky, včasná pozornosť.

Fyzici pod tým myslia veľmi špecifický pojem. A veľmi dôležité, najmä v niektorých častiach tejto zložitej, no fascinujúcej vedy.

Termodynamika

Nemá cenu uvažovať o množstve tepla izolovane od najjednoduchších procesov, na ktorých je založený zákon zachovania energie – nič nebude jasné. Preto na úvod pripomíname našim čitateľom.

Termodynamika považuje akúkoľvek vec alebo predmet za kombináciu veľmi veľkého počtu elementárnych častí - atómov, iónov, molekúl. Jeho rovnice popisujú akúkoľvek zmenu v kolektívnom stave systému ako celku a ako časti celku pri zmene makro parametrov. Týmito poslednými sa rozumie teplota (označená ako T), tlak (P), koncentrácia zložiek (zvyčajne C).

Vnútorná energia

Vnútorná energia je pomerne komplikovaný pojem, ktorého význam by sme mali pochopiť skôr, ako budeme hovoriť o množstve tepla. Označuje energiu, ktorá sa mení so zvýšením alebo znížením hodnoty makro parametrov objektu a nezávisí od referenčného systému. Je súčasťou celkovej energie. Zhoduje sa s ním za podmienok, keď je ťažisko skúmanej veci v pokoji (to znamená, že neexistuje žiadna kinetická zložka).

Keď človek cíti, že sa nejaký predmet (povedzme bicykel) zahrial alebo ochladil, ukazuje to, že všetky molekuly a atómy, ktoré tvoria tento systém, prešli zmenou vnútornej energie. Stálosť teploty však neznamená zachovanie tohto ukazovateľa.

Práca a teplo

Vnútorná energia akéhokoľvek termodynamického systému môže byť transformovaná dvoma spôsobmi:

• vykonávaním práce na ňom;
• pri výmene tepla s okolím.

Vzorec pre tento proces vyzerá takto:

dU=Q-A, kde U je vnútorná energia, Q je teplo, A je práca.

Nech sa čitateľ nenechá oklamať jednoduchosťou výrazu. Permutácia ukazuje, že Q=dU+A, ale zavedením entropie (S) sa vzorec dostane do tvaru dQ=dSxT.

Keďže v tomto prípade má rovnica formu diferenciálnej rovnice, prvý výraz vyžaduje to isté. Ďalej, v závislosti od síl pôsobiacich v skúmanom objekte a parametra, ktorý sa vypočítava, sa odvodí potrebný pomer.

Vezmime si kovovú guľu ako príklad termodynamického systému. Ak naň vyviniete tlak, hodíte ho, pustíte ho do hlbokej studne, znamená to, že na ňom budete pracovať. Navonok všetky tieto neškodné akcie nespôsobia loptičku žiadnu škodu, ale jej vnútorná energia sa zmení, aj keď veľmi mierne.

Druhým spôsobom je prenos tepla. Teraz sa dostávame k hlavnému cieľu tohto článku: k popisu toho, aké je množstvo tepla. Ide o takú zmenu vnútornej energie termodynamického systému, ku ktorej dochádza pri prenose tepla (pozri vzorec vyššie). Meria sa v jouloch alebo kalóriách. Je zrejmé, že ak je lopta držaná nad zapaľovačom, na slnku alebo jednoducho v teplej ruke, zahreje sa. A potom zmenou teploty môžete zistiť množstvo tepla, ktoré mu bolo súčasne odovzdané.

Prečo je plyn najlepším príkladom zmeny vnútornej energie a prečo študenti kvôli nemu nemajú radi fyziku

Vyššie sme popísali zmeny termodynamických parametrov kovovej gule. Bez špeciálnych zariadení nie sú veľmi nápadné a čitateľ si môže povedať niečo o procesoch, ktoré sa vyskytujú s objektom. Ďalšia vec je, ak je systém plynový. Zatlačte naň - bude to viditeľné, zahrejte - tlak stúpne, spustite ho pod zem - a to sa dá ľahko opraviť. Preto sa v učebniciach ako vizuálny termodynamický systém najčastejšie berie plyn.

Ale, bohužiaľ, v modernom vzdelávaní sa nevenuje veľa pozornosti skutočným experimentom. Vedec, ktorý píše metodickú príručku, dokonale chápe, o čo ide. Zdá sa mu, že na príklade molekúl plynu budú všetky termodynamické parametre dostatočne demonštrované. No pre študenta, ktorý tento svet ešte len objavuje, je nudné počúvať o ideálnej banke s teoretickým piestom. Ak by škola mala skutočné výskumné laboratóriá a vyhradené hodiny na prácu v nich, všetko by bolo inak. Zatiaľ sú, žiaľ, experimenty len na papieri. A s najväčšou pravdepodobnosťou to je presne to, čo spôsobuje, že ľudia považujú toto odvetvie fyziky za niečo čisto teoretické, ďaleko od života a zbytočné.

Preto sme sa rozhodli uviesť ako príklad už vyššie spomínaný bicykel. Osoba tlačí na pedále - pracuje na nich. Okrem prenosu krútiaceho momentu do celého mechanizmu (kvôli ktorému sa bicykel pohybuje v priestore) sa mení aj vnútorná energia materiálov, z ktorých sú páčky vyrobené. Cyklista stlačí kľučky, aby sa otočil, a znova vykoná prácu.

Vnútorná energia vonkajšieho povlaku (plastu alebo kovu) sa zvýši. Človek ide na čistinku pod ostrým slnkom - bicykel sa zahrieva, jeho množstvo tepla sa mení. Zastaví sa, aby si oddýchol v tieni starého dubu a systém sa ochladí, čím sa plytvajú kalórie alebo jouly. Zvyšuje rýchlosť – zvyšuje výmenu energie. Výpočet množstva tepla však vo všetkých týchto prípadoch ukáže veľmi malú, nepostrehnuteľnú hodnotu. Preto sa zdá, že v reálnom živote neexistujú žiadne prejavy termodynamickej fyziky.

Aplikácia výpočtov na zmeny množstva tepla

Pravdepodobne si čitateľ povie, že je to všetko veľmi poučné, ale prečo nás v škole tak mučia tieto vzorce. A teraz si uvedieme príklady, v ktorých oblastiach ľudskej činnosti sú priam potrebné a ako sa to týka kohokoľvek v jeho bežnom živote.

Na začiatok sa rozhliadnite okolo seba a spočítajte: koľko kovových predmetov vás obklopuje? Pravdepodobne viac ako desať. Ale predtým, ako sa stane kancelárskou sponkou, vagónom, prsteňom alebo flash diskom, je roztavený akýkoľvek kov. Každý závod, ktorý spracováva povedzme železnú rudu, musí pochopiť, koľko paliva je potrebné na optimalizáciu nákladov. A pri tomto výpočte je potrebné poznať tepelnú kapacitu surovín obsahujúcich kov a množstvo tepla, ktoré jej treba odovzdať, aby prebehli všetky technologické procesy. Keďže energia uvoľnená jednotkou paliva sa počíta v jouloch alebo kalóriách, vzorce sú potrebné priamo.

Alebo iný príklad: väčšina supermarketov má oddelenie s mrazeným tovarom – rybami, mäsom, ovocím. Tam, kde sa suroviny zo živočíšneho mäsa alebo morských plodov menia na polotovary, musia vedieť, koľko elektriny spotrebujú chladiace a mraziace jednotky na tonu alebo jednotku hotového výrobku. Na to by ste si mali vypočítať, koľko tepla stratí kilogram jahôd alebo kalamárov pri ochladení o jeden stupeň Celzia. A nakoniec to ukáže, koľko elektriny minie mraznička určitej kapacity.

Lietadlá, lode, vlaky

Vyššie sme si ukázali príklady relatívne imobilných, statických objektov, ktoré sú informované, alebo naopak, určité množstvo tepla je im odobraté. Pre objekty pohybujúce sa v procese prevádzky v podmienkach neustále sa meniacej teploty sú výpočty množstva tepla dôležité z iného dôvodu.

Existuje niečo ako "únava kovu". Zahŕňa aj maximálne prípustné zaťaženia pri určitej rýchlosti zmeny teploty. Predstavte si lietadlo vzlietajúce z vlhkých trópov do zamrznutej hornej atmosféry. Inžinieri musia tvrdo pracovať, aby sa nerozpadol kvôli prasklinám v kove, ktoré vznikajú pri zmene teploty. Hľadajú zliatinu, ktorá vydrží skutočné zaťaženie a bude mať veľkú mieru bezpečnosti. A aby ste nehľadali slepo v nádeji, že náhodou narazíte na požadované zloženie, musíte urobiť veľa výpočtov vrátane tých, ktoré zahŕňajú zmeny v množstve tepla.

Vnútornú energiu plynu vo valci môžete meniť nielen vykonávaním práce, ale aj zahrievaním plynu (obr. 43). Ak je piest pevný, objem plynu sa nezmení, ale zvýši sa teplota a tým aj vnútorná energia.
Proces prenosu energie z jedného tela do druhého bez vykonania práce sa nazýva prenos tepla alebo prenos tepla.

Energia odovzdaná telu v dôsledku prenosu tepla sa nazýva množstvo tepla. Množstvo tepla sa tiež nazýva energia, ktorú telo vydáva v procese prenosu tepla.

Molekulárny obraz prenosu tepla. Počas výmeny tepla na hranici medzi telesami pomaly sa pohybujúce molekuly studeného telesa interagujú s rýchlejšie 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.

Počas výmeny tepla nedochádza k premene energie z jednej formy na druhú: časť vnútornej energie horúceho telesa sa prenáša na studené teleso.

Množstvo tepla a tepelná kapacita. Z kurzu fyziky triedy VII je známe, že na zahriatie telesa s hmotnosťou m z teploty t 1 na teplotu t 2 je potrebné informovať ho o množstve tepla.

Q \u003d cm (t 2 - t 1) \u003d cmΔt. (4,5)

Keď sa teleso ochladzuje, jeho večná teplota t 2 je nižšia ako počiatočná t 1 a množstvo tepla, ktoré teleso vydáva, je záporné.
Koeficient c vo vzorci (4.5) sa nazýva špecifické teplo. Špecifická tepelná kapacita je množstvo tepla, ktoré prijme alebo odovzdá 1 kg látky, keď sa jej teplota zmení o 1 K.

Špecifická tepelná kapacita sa vyjadruje v jouloch na kilogram krát kelvin. Rôzne telesá potrebujú rôzne množstvo energie na zvýšenie teploty o 1 K. Merná tepelná kapacita vody je teda 4190 J/(kg K) a medi 380 J/(kg K).

Merná tepelná kapacita závisí nielen od vlastností látky, ale aj od procesu, ktorým dochádza k prenosu tepla. Ak ohrievate plyn pri konštantnom tlaku, roztiahne sa a bude pracovať. Na zahriatie plynu o 1 °C pri konštantnom tlaku bude potrebné odovzdať viac tepla, ako ho zohriať pri konštantnom objeme.

Kvapaliny a tuhé látky sa pri zahrievaní mierne rozťahujú a ich špecifické tepelné kapacity pri konštantnom objeme a konštantnom tlaku sa líšia len málo.

Špecifické teplo vyparovania. Aby sa kvapalina premenila na paru, musí sa jej odovzdať určité množstvo tepla. Teplota kvapaliny sa pri tejto premene nemení. Premena kvapaliny na paru pri konštantnej teplote nevedie k zvýšeniu kinetickej energie molekúl, ale je sprevádzaná zvýšením ich potenciálnej energie. Koniec koncov, priemerná vzdialenosť medzi molekulami plynu je mnohonásobne väčšia ako medzi molekulami kvapaliny. Okrem toho zväčšenie objemu pri prechode látky z kvapalného do plynného skupenstva vyžaduje prácu proti silám vonkajšieho tlaku.

Množstvo tepla potrebné na premenu 1 kg kvapaliny na paru pri konštantnej teplote sa nazýva špecifické teplo vyparovania. Táto hodnota sa označuje písmenom r a vyjadruje sa v jouloch na kilogram.

Špecifické teplo vyparovania vody je veľmi vysoké: 2,256 · 106 J/kg pri 100 °C. Pre ostatné kvapaliny (alkohol, éter, ortuť, petrolej atď.) je merné teplo vyparovania 3-10 krát menšie.

Na premenu kvapaliny s hmotnosťou m na paru je potrebné množstvo tepla, ktoré sa rovná:

Pri kondenzácii pary sa uvoľňuje rovnaké množstvo tepla

Q k = –rm. (4.7)

Špecifické teplo topenia. Keď sa kryštalické teleso topí, všetko teplo, ktoré sa mu dodáva, zvyšuje potenciálnu energiu molekúl. Kinetická energia molekúl sa nemení, pretože topenie prebieha pri konštantnej teplote.

Množstvo tepla λ (lambda) potrebné na premenu 1 kg kryštalickej látky pri teplote topenia na kvapalinu s rovnakou teplotou sa nazýva špecifické teplo topenia.

Počas kryštalizácie 1 kg látky sa uvoľní presne rovnaké množstvo tepla. Špecifické teplo topenia ľadu je pomerne vysoké: 3,4 10 5 J/kg.

Na roztavenie kryštalického telesa s hmotnosťou m je potrebné množstvo tepla, ktoré sa rovná:

Qpl \u003d λm. (4,8)

Množstvo tepla uvoľneného počas kryštalizácie tela sa rovná:

Q cr = - λm. (4.9)

1. Čo sa nazýva množstvo tepla? 2. Čo určuje mernú tepelnú kapacitu látok? 3. Čo sa nazýva špecifické teplo vyparovania? 4. Čo sa nazýva špecifické teplo topenia? 5. V akých prípadoch je množstvo odovzdaného tepla záporné?

Učebný cieľ: Oboznámiť sa s pojmami množstvo tepla a merná tepelná kapacita.

Rozvojový cieľ: Kultivovať všímavosť; naučiť sa myslieť, robiť závery.

1. Aktualizácia témy

2. Vysvetlenie nového materiálu. 50 min.

Už viete, že vnútorná energia tela sa môže meniť vykonávaním práce aj odovzdávaním tepla (bez vykonávania práce).

Energia, ktorú telo prijme alebo stratí pri prenose tepla, sa nazýva množstvo tepla. (zápis do notebooku)

To znamená, že jednotkami merania množstva tepla sú tiež Jouly ( J).

Uskutočňujeme experiment: dve poháre v jednom 300 g vody a v druhom 150 g a železný valec s hmotnosťou 150 g Obe poháre sú umiestnené na rovnakej dlaždici. Po určitom čase teplomery ukážu, že voda v nádobe, v ktorej sa telo nachádza, sa ohrieva rýchlejšie.

To znamená, že na ohrev 150 g železa je potrebné menej tepla ako na ohrev 150 g vody.

Množstvo tepla preneseného do tela závisí od druhu látky, z ktorej je telo vyrobené. (zápis do notebooku)

Navrhujeme otázku: je potrebné rovnaké množstvo tepla na zahriatie telies rovnakej hmotnosti, ale pozostávajúcich z rôznych látok, na rovnakú teplotu?

Vykonávame experiment so zariadením Tyndall na určenie špecifickej tepelnej kapacity.

Dospeli sme k záveru: telesá z rôznych látok, ale rovnakej hmotnosti, pri ochladzovaní uvoľňujú a pri zahriatí o rovnaký počet stupňov vyžadujú iné množstvo tepla.

Robíme závery:

1. Na zahriatie telies rovnakej hmotnosti, pozostávajúcich z rôznych látok, na rovnakú teplotu je potrebné iné množstvo tepla.

2. Telesá rovnakej hmotnosti, pozostávajúce z rôznych látok a zahriate na rovnakú teplotu. Pri ochladení o rovnaký počet stupňov vydávajú iné množstvo tepla.

Robíme záver, že množstvo tepla potrebné na zvýšenie jedného stupňa jednotkovej hmotnosti rôznych látok bude rôzne.

Uvádzame definíciu mernej tepelnej kapacity.

Fyzikálna veličina, ktorá sa číselne rovná množstvu tepla, ktoré sa musí odovzdať telesu s hmotnosťou 1 kg, aby sa jeho teplota zmenila o 1 stupeň, sa nazýva merné teplo látky.

Zavádzame jednotku merania mernej tepelnej kapacity: 1J / kg * stupeň.

Fyzický význam tohto pojmu : merná tepelná kapacita ukazuje, ako veľmi sa zmení vnútorná energia 1 g (kg.) látky pri jej zahriatí alebo ochladení o 1 stupeň.

Zvážte tabuľku špecifických tepelných kapacít niektorých látok.

Problém riešime analyticky

Koľko tepla je potrebné na zahriatie pohára vody (200 g) z 20 0 na 70 0 C.

Na ohrev 1 g na 1 g. Potrebné - 4,2 J.

A na zahriatie 200 g na 1 g to bude trvať ďalších 200 - 200 * 4,2 J.

A na zahriatie 200 g o (70 0 - 20 0) to bude trvať ďalších (70 - 20) viac - 200 * (70 - 20) * 4,2 J

Nahradením údajov dostaneme Q = 200 * 50 * 4,2 J = 42 000 J.

Výsledný vzorec zapíšeme v zmysle zodpovedajúcich veličín

4. Čo určuje množstvo tepla prijatého telesom pri zahrievaní?

Upozorňujeme, že množstvo tepla potrebného na zahriatie telesa je úmerné hmotnosti telesa a zmene jeho teploty.,

Existujú dva valce rovnakej hmotnosti: železné a mosadzné. Je potrebné rovnaké množstvo tepla na ich zahriatie o rovnaký počet stupňov? prečo?

Koľko tepla je potrebné na zohriatie 250 g vody z 20 na 60 0 C.

Aký je vzťah medzi kalóriami a joulmi?

Kalória je množstvo tepla potrebné na zvýšenie teploty 1 gramu vody o 1 stupeň.

1 kal = 4,19 = 4,2 J

1 kcal = 1 000 kcal

1 kcal=4190J=4200J

3. Riešenie problémov. 28 min.

Ak sa valce z olova, cínu a ocele vyhrievané vo vriacej vode s hmotnosťou 1 kg umiestnia na ľad, ochladia sa a časť ľadu pod nimi sa roztopí. Ako sa zmení vnútorná energia valcov? Pod ktorým z valcov sa roztopí viac ľadu, pod ktorým - menej?

Vyhrievaný kameň s hmotnosťou 5 kg. Ochladením vo vode o 1 stupeň jej odovzdá 2,1 kJ energie. Aká je špecifická tepelná kapacita kameňa

Pri kalení dláta sa najskôr zahrialo na 650 0, potom sa spustilo do oleja, kde sa ochladilo na 50 0 C. Aké množstvo tepla sa uvoľnilo, ak jeho hmotnosť bola 500 g.

Koľko tepla sa vynaložilo na ohrev z 20 0 na 1220 0 C. oceľový predvalok pre kľukový hriadeľ kompresora s hmotnosťou 35 kg.

Samostatná práca

Aký druh prenosu tepla?

Žiaci dopĺňajú tabuľku.

1. Vzduch v miestnosti sa ohrieva cez steny.
2. Cez otvorené okno, do ktorého vstupuje teplý vzduch.
3. Cez sklo, ktoré prepúšťa slnečné lúče.
4. Zem sa zahrieva lúčmi slnka.
5. Kvapalina sa zahrieva na sporáku.
6. Oceľová lyžička sa zahrieva čajom.
7. Vzduch je ohrievaný sviečkou.
8. Plyn sa pohybuje okolo častí stroja produkujúcich teplo.
9. Vyhrievanie hlavne guľometu.
10. Varenie mlieka.

5. Domáca úloha: Peryshkin A.V. „Fyzika 8“ §§ 7, 8; zbierka úloh 7-8 Lukashik V.I. č. 778-780, 792,793 2 min.

V tejto lekcii sa naučíme, ako vypočítať množstvo tepla potrebného na zahriatie telesa alebo jeho uvoľnenie, keď sa ochladí. K tomu zhrnieme poznatky, ktoré sme získali v predchádzajúcich lekciách.

Okrem toho sa naučíme, ako použiť vzorec pre množstvo tepla na vyjadrenie zostávajúcich veličín z tohto vzorca a vypočítať ich so znalosťou iných veličín. Zváži sa aj príklad problému s riešením výpočtu množstva tepla.

Táto lekcia je venovaná výpočtu množstva tepla, keď sa telo zahrieva alebo uvoľňuje pri ochladzovaní.

Schopnosť vypočítať požadované množstvo tepla je veľmi dôležitá. To môže byť potrebné napríklad pri výpočte množstva tepla, ktoré sa musí odovzdať vode na vykurovanie miestnosti.

Ryža. 1. Množstvo tepla, ktoré sa musí nahlásiť vode na vykúrenie miestnosti

Alebo na výpočet množstva tepla, ktoré sa uvoľňuje pri spaľovaní paliva v rôznych motoroch:

Ryža. 2. Množstvo tepla, ktoré sa uvoľňuje pri spaľovaní paliva v motore

Tieto znalosti sú potrebné napríklad aj na určenie množstva tepla, ktoré uvoľňuje Slnko a dopadá na Zem:

Ryža. 3. Množstvo tepla uvoľneného Slnkom a dopadajúceho na Zem

Na výpočet množstva tepla potrebujete vedieť tri veci (obr. 4):

• telesná hmotnosť (ktorá sa zvyčajne dá merať váhou);
• teplotný rozdiel, o ktorý je potrebné telo zohriať alebo ochladiť (zvyčajne merané teplomerom);
• merná tepelná kapacita telesa (ktorá sa dá zistiť z tabuľky).

Ryža. 4. Čo potrebujete vedieť určiť

Vzorec na výpočet množstva tepla je nasledujúci:

Tento vzorec obsahuje nasledujúce množstvá:

množstvo tepla merané v jouloch (J);

Špecifická tepelná kapacita látky meraná v;

- teplotný rozdiel, meraný v stupňoch Celzia ().

Zvážte problém výpočtu množstva tepla.

Úloha

Medené sklo s hmotnosťou gramov obsahuje vodu s objemom jeden liter pri teplote . Koľko tepla treba odovzdať poháru vody, aby sa jeho teplota vyrovnala ?

Ryža. 5. Ilustrácia stavu problému

Najprv napíšeme krátku podmienku ( Dané) a previesť všetky veličiny do medzinárodného systému (SI).

Vzhľadom na to:	SI
Nájsť:

Riešenie:

Najprv určte, aké ďalšie množstvá potrebujeme na vyriešenie tohto problému. Podľa tabuľky mernej tepelnej kapacity (tabuľka 1) zistíme (merná tepelná kapacita medi, keďže podľa stavu je sklo medené), (merná tepelná kapacita vody, keďže podľa stavu je v skle voda). Okrem toho vieme, že na výpočet množstva tepla potrebujeme množstvo vody. Podmienkou je nám daný iba objem. Preto vezmeme hustotu vody z tabuľky: (Tabuľka 2).

Tab. 1. Merná tepelná kapacita niektorých látok,

Tab. 2. Hustoty niektorých kvapalín

Teraz máme všetko, čo potrebujeme na vyriešenie tohto problému.

Upozorňujeme, že celkové množstvo tepla bude pozostávať zo súčtu množstva tepla potrebného na ohrev medeného skla a množstva tepla potrebného na ohrev vody v ňom:

Najprv vypočítame množstvo tepla potrebného na ohrev medeného skla:

Pred výpočtom množstva tepla potrebného na ohrev vody vypočítame hmotnosť vody pomocou vzorca, ktorý je nám známy od triedy 7:

Teraz môžeme vypočítať:

Potom môžeme vypočítať:

Spomeňte si, čo to znamená: kilojouly. Predpona „kilo“ znamená, tj.

odpoveď:.

Na uľahčenie riešenia problémov zisťovania množstva tepla (takzvané priame problémy) a množstiev spojených s týmto konceptom môžete použiť nasledujúcu tabuľku.

Požadovaná hodnota	Označenie	Jednotky	Základný vzorec	Vzorec pre množstvo
Množstvo tepla		V ďalšej lekcii budeme vykonávať laboratórne práce, ktorých účelom je naučiť sa experimentálne určiť špecifické teplo tuhej látky. Zoznamliteratúra: Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlová V.A., Roizena I.I. Fyzika 8. - M.: Mnemosyne. Peryshkin A.V. Fyzika 8. - M.: Drop, 2010. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fyzika 8. - M.: Osveta. Internetový portál "" () Domáca úloha