Ang panloob na enerhiya ng katawan ay maaaring magbago dahil sa gawain ng mga panlabas na puwersa. Upang makilala ang pagbabago sa panloob na enerhiya sa panahon ng paglipat ng init, isang dami na tinatawag na dami ng init at tinutukoy ng Q ay ipinakilala.

Sa internasyonal na sistema, ang yunit ng dami ng init, pati na rin ang trabaho at enerhiya, ay ang joule: = = = 1 J.

Sa pagsasagawa, minsan ginagamit ang isang off-system unit ng dami ng init - isang calorie. 1 cal. = 4.2 J.

Dapat tandaan na ang terminong "dami ng init" ay kapus-palad. Ipinakilala ito sa panahon na pinaniniwalaan na ang mga katawan ay naglalaman ng ilang walang timbang, mailap na likido - caloric. Ang proseso ng paglipat ng init ay diumano'y binubuo sa katotohanan na ang caloric, na bumubuhos mula sa isang katawan patungo sa isa pa, ay nagdadala ng isang tiyak na halaga ng init. Ngayon, alam ang mga pangunahing kaalaman ng teorya ng molekular-kinetic ng istraktura ng bagay, naiintindihan namin na walang caloric sa mga katawan, ang mekanismo para sa pagbabago ng panloob na enerhiya ng isang katawan ay naiiba. Gayunpaman, ang kapangyarihan ng tradisyon ay mahusay at patuloy naming ginagamit ang termino, na ipinakilala sa batayan ng mga maling ideya tungkol sa likas na katangian ng init. Kasabay nito, ang pag-unawa sa likas na katangian ng paglipat ng init, ang isa ay hindi dapat ganap na balewalain ang mga maling kuru-kuro tungkol dito. Sa kabaligtaran, sa pamamagitan ng pagguhit ng isang pagkakatulad sa pagitan ng daloy ng init at daloy ng isang hypothetical na likido ng caloric, ang halaga ng init at ang halaga ng caloric, posible, kapag nilulutas ang ilang mga klase ng mga problema, upang mailarawan ang patuloy na mga proseso at lutasin nang tama ang mga problema. Sa huli, ang mga tamang equation na naglalarawan sa mga proseso ng paglipat ng init ay nakuha sa isang pagkakataon batay sa mga maling ideya tungkol sa caloric bilang isang heat carrier.

Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang mga proseso na maaaring mangyari bilang resulta ng paglipat ng init.

Ibuhos ang ilang tubig sa isang test tube at isara ito ng isang tapunan. Isabit ang test tube sa isang baras na nakalagay sa isang tripod at magdala ng bukas na apoy sa ilalim nito. Mula sa apoy, ang test tube ay tumatanggap ng isang tiyak na halaga ng init at ang temperatura ng likido sa loob nito ay tumataas. Habang tumataas ang temperatura, tumataas ang panloob na enerhiya ng likido. Mayroong isang masinsinang proseso ng pagsingaw nito. Ang mga lumalawak na likidong singaw ay gumagawa ng mekanikal na gawain upang itulak ang takip palabas ng tubo.

Magsagawa tayo ng isa pang eksperimento sa isang modelo ng isang kanyon na ginawa mula sa isang piraso ng brass tube, na naka-mount sa isang troli. Sa isang gilid, ang tubo ay mahigpit na nakasara gamit ang isang ebonite plug, kung saan ipinapasa ang isang pin. Ang mga wire ay ibinebenta sa stud at tube, na nagtatapos sa mga terminal na maaaring pasiglahin mula sa network ng pag-iilaw. Ang modelo ng baril ay kaya isang uri ng electric boiler.

Ibuhos ang ilang tubig sa bariles ng kanyon at isara ang tubo gamit ang isang takip na goma. Ikonekta ang baril sa pinagmumulan ng kuryente. Pinapainit ito ng electric current na dumadaan sa tubig. Ang tubig ay kumukulo, na humahantong sa matinding pagsingaw nito. Ang presyon ng singaw ng tubig ay tumataas at, sa wakas, ginagawa nila ang gawain ng pagtulak ng cork palabas ng baril ng baril.

Ang baril, dahil sa pag-urong, ay gumulong pabalik sa direksyon sa tapat ng paglulunsad ng cork.

Ang parehong mga karanasan ay pinagsama ng mga sumusunod na pangyayari. Sa proseso ng pag-init ng likido sa iba't ibang paraan, ang temperatura ng likido at, nang naaayon, tumaas ang panloob na enerhiya nito. Upang ang likido ay kumulo at sumingaw nang masinsinan, kinakailangan na ipagpatuloy ang pag-init nito.

Ang mga singaw ng likido, dahil sa kanilang panloob na enerhiya, ay gumanap ng mekanikal na gawain.

Sinisiyasat namin ang pag-asa sa dami ng init na kinakailangan upang mapainit ang katawan sa masa nito, mga pagbabago sa temperatura at ang uri ng sangkap. Para pag-aralan ang mga dependency na ito, gagamit tayo ng tubig at langis. (Upang sukatin ang temperatura sa eksperimento, ginagamit ang isang electric thermometer, na gawa sa isang thermocouple na konektado sa isang mirror galvanometer. Ang isang thermocouple junction ay ibinababa sa isang sisidlan na may malamig na tubig upang matiyak na ang temperatura nito ay pare-pareho. Ang isa pang thermocouple junction ay sumusukat sa temperatura ng likidong pinag-aaralan).

Ang karanasan ay binubuo ng tatlong serye. Sa unang serye, para sa isang pare-pareho ang masa ng isang partikular na likido (sa aming kaso, tubig), ang pag-asa sa dami ng init na kinakailangan upang mapainit ito sa mga pagbabago sa temperatura ay pinag-aralan. Ang dami ng init na natanggap ng likido mula sa pampainit (electric stove) ay huhusgahan ng oras ng pag-init, sa pag-aakalang mayroong direktang proporsyonal na relasyon sa pagitan nila. Upang ang resulta ng eksperimento ay tumutugma sa pagpapalagay na ito, kinakailangan upang matiyak ang isang tuluy-tuloy na daloy ng init mula sa electric stove patungo sa pinainit na katawan. Upang gawin ito, ang electric stove ay konektado sa network nang maaga, upang sa simula ng eksperimento ang temperatura ng ibabaw nito ay titigil sa pagbabago. Para sa higit pang pantay na pag-init ng likido sa panahon ng eksperimento, pukawin namin ito sa tulong ng thermocouple mismo. Ire-record namin ang mga pagbabasa ng thermometer sa mga regular na pagitan hanggang sa maabot ng light spot ang gilid ng scale.

Tapusin natin: may direktang proporsyonal na ugnayan sa pagitan ng dami ng init na kinakailangan para magpainit ng katawan at ng pagbabago sa temperatura nito.

Sa ikalawang serye ng mga eksperimento, ihahambing natin ang dami ng init na kinakailangan upang magpainit ng parehong mga likido ng iba't ibang masa kapag ang temperatura ng mga ito ay nagbabago ng parehong halaga.

Para sa kaginhawahan ng paghahambing ng mga nakuhang halaga, ang mass ng tubig para sa pangalawang eksperimento ay kukuha ng dalawang beses na mas mababa kaysa sa unang eksperimento.

Muli, ire-record namin ang mga pagbabasa ng thermometer sa mga regular na pagitan.

Kung ihahambing ang mga resulta ng una at pangalawang eksperimento, maaari nating iguhit ang mga sumusunod na konklusyon.

Sa ikatlong serye ng mga eksperimento, ihahambing namin ang mga halaga ng init na kinakailangan upang magpainit ng pantay na masa ng iba't ibang mga likido kapag ang kanilang temperatura ay nagbabago ng parehong halaga.

Magpapainit kami ng langis sa isang electric stove, ang masa nito ay katumbas ng masa ng tubig sa unang eksperimento. Itatala namin ang mga pagbabasa ng thermometer sa mga regular na pagitan.

Ang resulta ng eksperimento ay nagpapatunay sa konklusyon na ang dami ng init na kinakailangan upang mapainit ang katawan ay direktang proporsyonal sa pagbabago sa temperatura nito at, bilang karagdagan, ay nagpapahiwatig ng pag-asa ng halagang ito ng init sa uri ng sangkap.

Dahil ang langis ay ginamit sa eksperimento, ang densidad nito ay mas mababa kaysa sa densidad ng tubig, at isang mas maliit na halaga ng init ang kinakailangan upang magpainit ng langis sa isang tiyak na temperatura kaysa sa pag-init ng tubig, maaari itong ipagpalagay na ang dami ng init kinakailangan upang magpainit ng katawan ay depende sa density nito.

Upang subukan ang pagpapalagay na ito, sabay-sabay nating painitin ang magkaparehong masa ng tubig, paraffin at tanso sa isang heater na may pare-parehong kapangyarihan.

Pagkatapos ng parehong oras, ang temperatura ng tanso ay halos 10 beses, at ang paraffin ay halos 2 beses na mas mataas kaysa sa temperatura ng tubig.

Ngunit ang tanso ay may mas malaki at paraffin na mas mababa ang density kaysa sa tubig.

Ipinapakita ng karanasan na ang dami na nagpapakilala sa bilis ng pagbabago sa temperatura ng mga sangkap kung saan ginawa ang mga katawan na kasangkot sa pagpapalitan ng init ay hindi ang density. Ang dami na ito ay tinatawag na tiyak na kapasidad ng init ng sangkap at tinutukoy ng titik c.

Ang isang espesyal na aparato ay ginagamit upang ihambing ang mga tiyak na kapasidad ng init ng iba't ibang mga sangkap. Ang aparato ay binubuo ng mga rack kung saan ang isang manipis na paraffin plate at isang bar na may mga rod na dumaan dito ay nakakabit. Ang mga aluminyo, bakal at tanso na mga silindro ng pantay na masa ay naayos sa mga dulo ng mga pamalo.

Pinainit namin ang mga cylinder sa parehong temperatura sa pamamagitan ng paglubog sa kanila sa isang sisidlan ng tubig na nakatayo sa isang mainit na electric stove. Ayusin natin ang mga mainit na silindro sa mga rack at bitawan ang mga ito mula sa mga fastener. Ang mga cylinder ay sabay-sabay na hinawakan ang paraffin plate at, natutunaw ang paraffin, nagsisimulang lumubog dito. Ang lalim ng paglulubog ng mga cylinder ng parehong masa sa isang paraffin plate, kapag ang kanilang temperatura ay nagbabago sa parehong halaga, ay lumiliko na naiiba.

Ipinapakita ng karanasan na ang mga tiyak na kapasidad ng init ng aluminyo, bakal at tanso ay iba.

Matapos magawa ang kaukulang mga eksperimento sa pagtunaw ng mga solido, pagsingaw ng mga likido, at pagkasunog ng gasolina, nakuha namin ang mga sumusunod na dami ng dependences.

Upang makakuha ng mga yunit ng mga tiyak na dami, dapat silang ipahayag mula sa kaukulang mga formula at ang mga yunit ng init - 1 J, masa - 1 kg, at para sa tiyak na init - at 1 K ay dapat mapalitan sa mga resultang expression.

Nakakakuha kami ng mga yunit: tiyak na kapasidad ng init - 1 J / kg K, iba pang mga tiyak na init: 1 J / kg.

Ang pokus ng aming artikulo ay ang dami ng init. Isasaalang-alang namin ang konsepto ng panloob na enerhiya, na binago kapag nagbabago ang halagang ito. Magpapakita rin kami ng ilang halimbawa ng aplikasyon ng mga kalkulasyon sa aktibidad ng tao.

Init

Sa anumang salita ng katutubong wika, ang bawat tao ay may kanya-kanyang asosasyon. Ang mga ito ay tinutukoy ng personal na karanasan at hindi makatwiran na damdamin. Ano ang karaniwang kinakatawan ng salitang "init"? Isang malambot na kumot, isang gumaganang central heating na baterya sa taglamig, ang unang sikat ng araw sa tagsibol, isang pusa. O hitsura ng isang ina, isang nakakaaliw na salita mula sa isang kaibigan, napapanahong pansin.

Ang ibig sabihin ng mga physicist ay isang napaka-espesipikong termino. At napakahalaga, lalo na sa ilang mga seksyon ng masalimuot ngunit kaakit-akit na agham na ito.

Thermodynamics

Hindi karapat-dapat na isaalang-alang ang dami ng init sa paghihiwalay mula sa pinakasimpleng mga proseso kung saan nakabatay ang batas ng konserbasyon ng enerhiya - walang magiging malinaw. Samakatuwid, upang magsimula sa, paalalahanan namin ang aming mga mambabasa.

Isinasaalang-alang ng Thermodynamics ang anumang bagay o bagay bilang kumbinasyon ng napakalaking bilang ng mga elementong bahagi - mga atomo, ion, molekula. Inilalarawan ng mga equation nito ang anumang pagbabago sa kolektibong estado ng system sa kabuuan at bilang bahagi ng kabuuan kapag binabago ang mga macro parameter. Ang huli ay nauunawaan bilang temperatura (na tinukoy bilang T), presyon (P), konsentrasyon ng mga bahagi (karaniwang C).

Panloob na enerhiya

Ang panloob na enerhiya ay isang medyo kumplikadong termino, ang kahulugan nito ay dapat na maunawaan bago pag-usapan ang dami ng init. Tinutukoy nito ang enerhiya na nagbabago sa pagtaas o pagbaba sa halaga ng mga macro parameter ng object at hindi nakadepende sa reference system. Ito ay bahagi ng kabuuang enerhiya. Ito ay kasabay nito sa ilalim ng mga kondisyon kapag ang sentro ng masa ng bagay na pinag-aaralan ay nasa pahinga (iyon ay, walang kinetic component).

Kapag naramdaman ng isang tao na ang ilang bagay (sabihin, isang bisikleta) ay uminit o lumamig, ito ay nagpapakita na ang lahat ng mga molekula at atomo na bumubuo sa sistemang ito ay nakaranas ng pagbabago sa panloob na enerhiya. Gayunpaman, ang patuloy na temperatura ay hindi nangangahulugan ng pagpapanatili ng tagapagpahiwatig na ito.

Trabaho at init

Ang panloob na enerhiya ng anumang thermodynamic system ay maaaring mabago sa dalawang paraan:

• sa pamamagitan ng paggawa nito;
• sa panahon ng pagpapalitan ng init sa kapaligiran.

Ang formula para sa prosesong ito ay ganito ang hitsura:

dU=Q-A, kung saan ang U ay panloob na enerhiya, Q ay init, A ay trabaho.

Huwag malinlang ang mambabasa sa pagiging simple ng pagpapahayag. Ang permutation ay nagpapakita na ang Q=dU+A, ngunit ang pagpapakilala ng entropy (S) ay nagdadala ng formula sa form na dQ=dSxT.

Dahil sa kasong ito ang equation ay tumatagal ng anyo ng isang differential equation, ang unang expression ay nangangailangan ng pareho. Dagdag pa, depende sa mga puwersang kumikilos sa bagay na pinag-aaralan at ang parameter na kinakalkula, ang kinakailangang ratio ay nakuha.

Kunin natin ang isang metal na bola bilang isang halimbawa ng isang thermodynamic system. Kung pipilitin mo ito, ihagis ito, ihulog ito sa isang malalim na balon, kung gayon nangangahulugan ito ng paggawa nito. Sa panlabas, ang lahat ng hindi nakakapinsalang pagkilos na ito ay hindi magdudulot ng anumang pinsala sa bola, ngunit ang panloob na enerhiya nito ay magbabago, kahit na bahagyang.

Ang pangalawang paraan ay ang paglipat ng init. Ngayon ay dumating kami sa pangunahing layunin ng artikulong ito: isang paglalarawan kung ano ang dami ng init. Ito ay isang pagbabago sa panloob na enerhiya ng isang thermodynamic system na nangyayari sa panahon ng paglipat ng init (tingnan ang formula sa itaas). Ito ay sinusukat sa joules o calories. Malinaw, kung ang bola ay hawak sa isang lighter, sa araw, o simpleng sa isang mainit na kamay, ito ay uminit. At pagkatapos, sa pamamagitan ng pagbabago ng temperatura, mahahanap mo ang dami ng init na ipinaalam sa kanya nang sabay.

Bakit ang gas ang pinakamahusay na halimbawa ng pagbabago sa panloob na enerhiya, at kung bakit hindi gusto ng mga mag-aaral ang pisika dahil dito

Sa itaas, inilarawan namin ang mga pagbabago sa mga thermodynamic na parameter ng isang metal na bola. Ang mga ito ay hindi masyadong kapansin-pansin nang walang mga espesyal na aparato, at ang mambabasa ay naiwan na kumuha ng isang salita tungkol sa mga prosesong nagaganap sa bagay. Ang isa pang bagay ay kung ang sistema ay gas. Pindutin ito - ito ay makikita, painitin ito - ang presyon ay tataas, ibababa ito sa ilalim ng lupa - at ito ay madaling maayos. Samakatuwid, sa mga aklat-aralin, ito ay gas na kadalasang kinukuha bilang isang visual thermodynamic system.

Ngunit, sayang, hindi gaanong pansin ang binabayaran sa mga tunay na eksperimento sa modernong edukasyon. Ang isang scientist na nagsusulat ng methodological manual ay lubos na nakakaunawa kung ano ang nakataya. Tila sa kanya na, gamit ang halimbawa ng mga molekula ng gas, ang lahat ng mga parameter ng thermodynamic ay sapat na maipapakita. Ngunit para sa isang mag-aaral na kakadiskubre pa lamang ng mundong ito, nakakatamad na marinig ang tungkol sa isang perpektong prasko na may teoretikal na piston. Kung ang paaralan ay may tunay na mga laboratoryo sa pagsasaliksik at nakatalagang oras para magtrabaho sa kanila, lahat ay magiging iba. Sa ngayon, sa kasamaang palad, ang mga eksperimento ay nasa papel lamang. At, malamang, ito mismo ang dahilan kung bakit itinuturing ng mga tao ang sangay ng pisika na ito bilang isang bagay na puro teoretikal, malayo sa buhay at hindi kailangan.

Samakatuwid, nagpasya kaming bigyan ang bisikleta na nabanggit sa itaas bilang isang halimbawa. Ang isang tao ay pumipindot sa mga pedal - gumagana sa kanila. Bilang karagdagan sa pakikipag-ugnayan ng metalikang kuwintas sa buong mekanismo (dahil sa kung saan ang bisikleta ay gumagalaw sa espasyo), ang panloob na enerhiya ng mga materyales na kung saan ang mga lever ay ginawang mga pagbabago. Itinutulak ng siklista ang mga hawakan upang lumiko, at muli ang gawain.

Ang panloob na enerhiya ng panlabas na patong (plastik o metal) ay nadagdagan. Ang isang tao ay pumunta sa isang clearing sa ilalim ng maliwanag na araw - ang bike ay uminit, ang dami ng init nito ay nagbabago. Huminto upang magpahinga sa lilim ng isang lumang puno ng oak at ang sistema ay lumalamig, na nagsasayang ng mga calorie o joule. Nagpapataas ng bilis - pinatataas ang pagpapalitan ng enerhiya. Gayunpaman, ang pagkalkula ng dami ng init sa lahat ng mga kasong ito ay magpapakita ng napakaliit, hindi mahahalata na halaga. Samakatuwid, tila walang mga pagpapakita ng thermodynamic physics sa totoong buhay.

Application ng mga kalkulasyon para sa mga pagbabago sa dami ng init

Malamang, sasabihin ng mambabasa na ang lahat ng ito ay napaka-kaalaman, ngunit bakit tayo pinahirapan sa paaralan gamit ang mga formula na ito. At ngayon ay magbibigay kami ng mga halimbawa kung aling mga lugar ng aktibidad ng tao ang direktang kailangan nila at kung paano ito naaangkop sa sinuman sa kanyang pang-araw-araw na buhay.

Upang magsimula, tumingin sa paligid mo at bilangin: gaano karaming mga metal na bagay ang nakapaligid sa iyo? Malamang higit sa sampu. Ngunit bago maging isang clip ng papel, kariton, singsing o flash drive, ang anumang metal ay natunaw. Ang bawat planta na nagpoproseso, sabihin nating, ang iron ore ay dapat na maunawaan kung gaano karaming gasolina ang kinakailangan upang ma-optimize ang mga gastos. At kapag kinakalkula ito, kinakailangang malaman ang kapasidad ng init ng mga hilaw na materyales na naglalaman ng metal at ang dami ng init na dapat ibigay dito upang maganap ang lahat ng teknolohikal na proseso. Dahil ang enerhiya na inilabas ng isang yunit ng gasolina ay kinakalkula sa joules o calories, ang mga formula ay direktang kailangan.

O isa pang halimbawa: karamihan sa mga supermarket ay may departamento na may mga frozen na kalakal - isda, karne, prutas. Kung saan ang mga hilaw na materyales mula sa karne ng hayop o pagkaing-dagat ay ginagawang mga semi-tapos na produkto, dapat nilang malaman kung gaano karaming kuryente ang gagamitin ng mga yunit ng pagpapalamig at pagyeyelo sa bawat tonelada o yunit ng tapos na produkto. Upang gawin ito, dapat mong kalkulahin kung gaano kainit ang nawawala sa isang kilo ng mga strawberry o pusit kapag pinalamig ng isang degree Celsius. At sa huli, ipapakita nito kung gaano karaming kuryente ang gagastusin ng isang freezer ng isang tiyak na kapasidad.

Mga eroplano, barko, tren

Sa itaas, nagpakita kami ng mga halimbawa ng medyo hindi kumikibo, static na mga bagay na alam o, sa kabaligtaran, ang isang tiyak na halaga ng init ay inalis mula sa kanila. Para sa mga bagay na gumagalaw sa proseso ng operasyon sa mga kondisyon ng patuloy na pagbabago ng temperatura, ang mga kalkulasyon ng dami ng init ay mahalaga para sa isa pang dahilan.

Mayroong isang bagay tulad ng "metal fatigue". Kasama rin dito ang maximum na pinapayagang load sa isang tiyak na rate ng pagbabago ng temperatura. Isipin ang isang eroplano na lumilipad mula sa mahalumigmig na tropiko patungo sa nagyeyelong itaas na kapaligiran. Ang mga inhinyero ay kailangang magtrabaho nang husto upang hindi ito malaglag dahil sa mga bitak sa metal na lumilitaw kapag nagbabago ang temperatura. Naghahanap sila ng komposisyon ng haluang metal na makatiis ng mga tunay na karga at magkakaroon ng malaking margin ng kaligtasan. At upang hindi maghanap nang walang taros, umaasa na hindi sinasadyang madapa sa nais na komposisyon, kailangan mong gumawa ng maraming mga kalkulasyon, kabilang ang mga kasama ang mga pagbabago sa dami ng init.

Maaari mong baguhin ang panloob na enerhiya ng gas sa silindro hindi lamang sa pamamagitan ng paggawa, kundi pati na rin sa pag-init ng gas (Larawan 43). Kung ang piston ay naayos, kung gayon ang dami ng gas ay hindi magbabago, ngunit ang temperatura, at samakatuwid ang panloob na enerhiya, ay tataas.
Ang proseso ng paglilipat ng enerhiya mula sa isang katawan patungo sa isa pa nang hindi gumagawa ng trabaho ay tinatawag na heat transfer o heat transfer.

Ang enerhiya na inilipat sa katawan bilang resulta ng paglipat ng init ay tinatawag na dami ng init. Ang dami ng init ay tinatawag ding enerhiya na ibinibigay ng katawan sa proseso ng paglipat ng init.

Molekular na larawan ng paglipat ng init. Sa panahon ng pagpapalitan ng init sa hangganan sa pagitan ng mga katawan, ang dahan-dahang gumagalaw na mga molekula ng isang malamig na katawan ay nakikipag-ugnayan sa mas mabilis na gumagalaw na mga molekula ng isang mainit na katawan. Bilang resulta, ang mga kinetic energies ng mga molekula ay equalized at ang mga bilis ng mga molekula ng isang malamig na katawan ay tumataas, habang ang mga sa isang mainit na katawan ay bumababa.

Sa panahon ng pagpapalitan ng init, walang pagbabago ng enerhiya mula sa isang anyo patungo sa isa pa: bahagi ng panloob na enerhiya ng isang mainit na katawan ay inililipat sa isang malamig na katawan.

Ang dami ng init at kapasidad ng init. Ito ay kilala mula sa class VII physics course na upang mapainit ang isang katawan na may mass m mula sa temperatura t 1 hanggang sa temperatura t 2, kinakailangang ipaalam dito ang dami ng init.

Q \u003d cm (t 2 - t 1) \u003d cmΔt. (4.5)

Kapag lumamig ang isang katawan, ang walang hanggang temperatura nito na t 2 ay mas mababa kaysa sa paunang t 1 at ang dami ng init na ibinibigay ng katawan ay negatibo.
Ang coefficient c sa formula (4.5) ay tinatawag tiyak na init. Ang tiyak na kapasidad ng init ay ang dami ng init na natatanggap o ibinibigay ng 1 kg ng isang sangkap kapag nagbago ang temperatura nito ng 1 K.

Ang partikular na kapasidad ng init ay ipinahayag sa joules bawat kilo beses ng kelvin. Ang iba't ibang katawan ay nangangailangan ng ibang dami ng enerhiya upang mapataas ang temperatura ng 1 K. Kaya, ang tiyak na kapasidad ng init ng tubig ay 4190 J/(kg K), at ang tanso ay 380 J/(kg K).

Ang tiyak na kapasidad ng init ay nakasalalay hindi lamang sa mga katangian ng sangkap, kundi pati na rin sa proseso kung saan nagaganap ang paglipat ng init. Kung magpapainit ka ng gas sa pare-parehong presyon, lalawak ito at gagana. Upang magpainit ng gas ng 1°C sa pare-parehong presyon, kakailanganin nitong maglipat ng mas maraming init kaysa sa painitin ito sa pare-parehong volume.

Ang mga likido at solid ay lumalawak nang bahagya kapag pinainit, at ang kanilang mga tiyak na kapasidad ng init sa pare-parehong dami at pare-parehong presyon ay bahagyang naiiba.

Tiyak na init ng singaw. Upang ma-convert ang isang likido sa singaw, ang isang tiyak na halaga ng init ay dapat ilipat dito. Ang temperatura ng likido ay hindi nagbabago sa panahon ng pagbabagong ito. Ang pagbabagong-anyo ng likido sa singaw sa isang pare-parehong temperatura ay hindi humantong sa isang pagtaas sa kinetic energy ng mga molekula, ngunit sinamahan ng isang pagtaas sa kanilang potensyal na enerhiya. Pagkatapos ng lahat, ang average na distansya sa pagitan ng mga molekula ng gas ay maraming beses na mas malaki kaysa sa pagitan ng mga likidong molekula. Bilang karagdagan, ang pagtaas ng dami sa panahon ng paglipat ng isang sangkap mula sa isang likido patungo sa isang gas na estado ay nangangailangan ng trabaho na gawin laban sa mga puwersa ng panlabas na presyon.

Ang halaga ng init na kinakailangan upang mai-convert ang 1 kg ng likido sa singaw sa isang pare-parehong temperatura ay tinatawag na tiyak na init ng singaw. Ang halagang ito ay tinutukoy ng letrang r at ipinahayag sa joules bawat kilo.

Ang tiyak na init ng pagsingaw ng tubig ay napakataas: 2.256 · 10 6 J/kg sa 100°C. Para sa iba pang mga likido (alkohol, eter, mercury, kerosene, atbp.), ang tiyak na init ng singaw ay 3-10 beses na mas mababa.

Upang i-convert ang isang likido na mass m sa singaw ay nangangailangan ng halaga ng init na katumbas ng:

Kapag ang singaw ay namumuo, ang parehong dami ng init ay inilabas

Qk = –rm. (4.7)

Tiyak na init ng pagsasanib. Kapag ang isang mala-kristal na katawan ay natutunaw, ang lahat ng init na ibinibigay dito ay napupunta upang mapataas ang potensyal na enerhiya ng mga molekula. Ang kinetic energy ng mga molekula ay hindi nagbabago, dahil ang pagkatunaw ay nangyayari sa isang pare-parehong temperatura.

Ang halaga ng init λ (lambda) na kinakailangan upang ma-convert ang 1 kg ng isang mala-kristal na substansiya sa isang punto ng pagkatunaw sa isang likido ng parehong temperatura ay tinatawag na tiyak na init ng pagsasanib.

Sa panahon ng pagkikristal ng 1 kg ng isang sangkap, eksaktong kaparehong dami ng init ang inilalabas. Ang tiyak na init ng pagtunaw ng yelo ay medyo mataas: 3.4 10 5 J/kg.

Upang matunaw ang isang mala-kristal na katawan ng mass m, isang halaga ng init ay kinakailangan katumbas ng:

Qpl \u003d λm. (4.8)

Ang dami ng init na inilabas sa panahon ng crystallization ng katawan ay katumbas ng:

Q cr = - λm. (4.9)

1. Ano ang tinatawag na dami ng init? 2. Ano ang tumutukoy sa tiyak na kapasidad ng init ng mga sangkap? 3. Ano ang tinatawag na tiyak na init ng singaw? 4. Ano ang tinatawag na tiyak na init ng pagsasanib? 5. Sa anong mga kaso negatibo ang dami ng inilipat na init?

Layunin ng pag-aaral: Ipakilala ang mga konsepto ng dami ng init at tiyak na kapasidad ng init.

Layunin ng pag-unlad: Upang linangin ang pag-iisip; matutong mag-isip, gumawa ng mga konklusyon.

1. Pag-update ng paksa

2. Pagpapaliwanag ng bagong materyal. 50 min.

Alam mo na na ang panloob na enerhiya ng isang katawan ay maaaring magbago kapwa sa pamamagitan ng paggawa at sa pamamagitan ng paglilipat ng init (nang hindi gumagawa ng trabaho).

Ang enerhiya na natatanggap o nawawala ng isang katawan sa panahon ng paglipat ng init ay tinatawag na dami ng init. (notebook entry)

Nangangahulugan ito na ang mga yunit ng pagsukat ng dami ng init ay Joules din ( J).

Nagsasagawa kami ng isang eksperimento: dalawang baso sa isang 300 g ng tubig, at sa iba pang 150 g, at isang iron cylinder na tumitimbang ng 150 g. Ang parehong baso ay inilalagay sa parehong tile. Pagkaraan ng ilang oras, ipapakita ng mga thermometer na ang tubig sa sisidlan kung saan matatagpuan ang katawan ay mas mabilis na uminit.

Nangangahulugan ito na mas kaunting init ang kinakailangan upang magpainit ng 150 g ng bakal kaysa sa magpainit ng 150 g ng tubig.

Ang dami ng init na inilipat sa katawan ay depende sa uri ng sangkap kung saan ginawa ang katawan. (notebook entry)

Iminumungkahi namin ang tanong: ang parehong halaga ng init na kinakailangan upang magpainit ng mga katawan ng pantay na masa, ngunit binubuo ng iba't ibang mga sangkap, sa parehong temperatura?

Nagsasagawa kami ng eksperimento gamit ang Tyndall device upang matukoy ang tiyak na kapasidad ng init.

Nagtatapos kami: Ang mga katawan ng iba't ibang mga sangkap, ngunit ng parehong masa, ay naglalabas kapag pinalamig at nangangailangan ng ibang dami ng init kapag pinainit ng parehong bilang ng mga degree.

Gumagawa kami ng mga konklusyon:

1. Upang magpainit ng mga katawan ng pantay na masa, na binubuo ng iba't ibang mga sangkap, sa parehong temperatura, kailangan ng ibang dami ng init.

2. Mga katawan ng pantay na masa, na binubuo ng iba't ibang mga sangkap at pinainit sa parehong temperatura. Kapag pinalamig ng parehong bilang ng mga degree, nagbibigay sila ng ibang dami ng init.

Ginagawa namin ang konklusyon na ang halaga ng init na kinakailangan upang itaas ang isang antas ng yunit ng masa ng iba't ibang mga sangkap ay magkakaiba.

Ibinibigay namin ang kahulugan ng tiyak na kapasidad ng init.

Ang pisikal na dami, ayon sa bilang na katumbas ng dami ng init na dapat ilipat sa isang katawan na may mass na 1 kg upang ang temperatura nito ay magbago ng 1 degree, ay tinatawag na tiyak na init ng sangkap.

Ipinakilala namin ang yunit ng pagsukat ng tiyak na kapasidad ng init: 1J / kg * degree.

Ang pisikal na kahulugan ng termino : Ang tiyak na kapasidad ng init ay nagpapakita kung gaano kalaki ang pagbabago ng panloob na enerhiya ng 1 g (kg.) ng isang sangkap kapag ito ay pinainit o pinalamig ng 1 degree.

Isaalang-alang ang talahanayan ng mga tiyak na kapasidad ng init ng ilang mga sangkap.

Masusuri namin ang problema

Gaano karaming init ang kinakailangan upang magpainit ng isang basong tubig (200 g) mula 20 0 hanggang 70 0 C.

Para sa pagpainit 1 g bawat 1 g. Kinakailangan - 4.2 J.

At upang magpainit ng 200 g bawat 1 g, aabutin ng 200 higit pa - 200 * 4.2 J.

At upang magpainit ng 200 g ng (70 0 -20 0) aabutin ng isa pang (70-20) higit pa - 200 * (70-20) * 4.2 J

Ang pagpapalit ng data, nakukuha namin ang Q = 200 * 50 * 4.2 J = 42000 J.

Isinulat namin ang resultang formula sa mga tuntunin ng kaukulang dami

4. Ano ang tumutukoy sa dami ng init na natatanggap ng katawan kapag pinainit?

Pakitandaan na ang dami ng init na kinakailangan upang magpainit ng katawan ay proporsyonal sa masa ng katawan at ang pagbabago sa temperatura nito.,

Mayroong dalawang mga silindro ng parehong masa: bakal at tanso. Pareho ba ang dami ng init na kailangan upang mapainit ang mga ito sa parehong bilang ng mga degree? Bakit?

Gaano karaming init ang kailangan upang magpainit ng 250 g ng tubig mula 20 o hanggang 60 0 C.

Ano ang kaugnayan sa pagitan ng calories at joules?

Ang calorie ay ang dami ng init na kinakailangan upang itaas ang temperatura ng 1 gramo ng tubig ng 1 degree.

1 cal = 4.19=4.2 J

1kcal=1000cal

1kcal=4190J=4200J

3. Paglutas ng problema. 28 min.

Kung ang mga silindro ng tingga, lata at bakal na pinainit sa kumukulong tubig na may bigat na 1 kg ay inilalagay sa yelo, sila ay lalamig, at ang bahagi ng yelo sa ilalim ng mga ito ay matutunaw. Paano magbabago ang panloob na enerhiya ng mga cylinder? Sa ilalim ng alin sa mga cylinder ay matutunaw ang mas maraming yelo, sa ilalim ng alin - mas kaunti?

Isang pinainit na bato na may mass na 5 kg. Paglamig sa tubig sa pamamagitan ng 1 degree, naglilipat ito ng 2.1 kJ ng enerhiya dito. Ano ang tiyak na kapasidad ng init ng bato

Kapag pinatigas ang isang pait, ito ay unang pinainit sa 650 0, pagkatapos ay ibinaba sa langis, kung saan ito lumamig sa 50 0 C. Anong halaga ng init ang inilabas kung ang masa nito ay 500 g.

Magkano ang init na ginugol sa pagpainit mula 20 0 hanggang 1220 0 C. isang steel billet para sa crankshaft ng isang compressor na tumitimbang ng 35 kg.

Pansariling gawain

Anong uri ng paglipat ng init?

Kumpletuhin ng mga mag-aaral ang talahanayan.

1. Ang hangin sa silid ay pinainit sa mga dingding.
2. Sa isang bukas na bintana kung saan pumapasok ang mainit na hangin.
3. Sa pamamagitan ng salamin, na nagpapadala ng mga sinag ng araw.
4. Ang lupa ay pinainit ng sinag ng araw.
5. Ang likido ay pinainit sa kalan.
6. Ang bakal na kutsara ay pinainit ng tsaa.
7. Ang hangin ay pinainit ng kandila.
8. Ang gas ay gumagalaw sa paligid ng mga bahaging gumagawa ng init ng makina.
9. Pag-init ng bariles ng machine gun.
10. Nagpakulo ng gatas.

5. Takdang-Aralin: Peryshkin A.V. “Physics 8” §§7, 8; koleksyon ng mga gawain 7-8 Lukashik V.I. Blg. 778-780, 792,793 2 min.

Sa araling ito, malalaman natin kung paano kalkulahin ang dami ng init na kailangan para magpainit ng katawan o mailabas ito kapag lumamig ito. Upang magawa ito, ibubuod natin ang kaalaman na nakuha sa mga nakaraang aralin.

Bilang karagdagan, matututunan natin kung paano gamitin ang formula para sa dami ng init upang ipahayag ang natitirang mga dami mula sa formula na ito at kalkulahin ang mga ito, alam ang iba pang mga dami. Ang isang halimbawa ng isang problema sa isang solusyon para sa pagkalkula ng dami ng init ay isasaalang-alang din.

Ang araling ito ay nakatuon sa pagkalkula ng dami ng init kapag ang isang katawan ay pinainit o inilabas nito kapag pinalamig.

Ang kakayahang kalkulahin ang kinakailangang dami ng init ay napakahalaga. Maaaring kailanganin ito, halimbawa, kapag kinakalkula ang dami ng init na dapat ibigay sa tubig upang mapainit ang isang silid.

kanin. 1. Ang dami ng init na dapat iulat sa tubig upang mapainit ang silid

O upang kalkulahin ang dami ng init na inilabas kapag sinunog ang gasolina sa iba't ibang mga makina:

kanin. 2. Ang dami ng init na inilalabas kapag nasusunog ang gasolina sa makina

Gayundin, kailangan ang kaalamang ito, halimbawa, upang matukoy ang dami ng init na inilalabas ng Araw at tumama sa Earth:

kanin. 3. Ang dami ng init na inilabas ng Araw at bumabagsak sa Earth

Upang kalkulahin ang dami ng init, kailangan mong malaman ang tatlong bagay (Larawan 4):

• timbang ng katawan (na kadalasang masusukat gamit ang isang sukat);
• ang pagkakaiba sa temperatura kung saan kinakailangan upang painitin ang katawan o palamig ito (karaniwang sinusukat gamit ang isang thermometer);
• tiyak na kapasidad ng init ng katawan (na maaaring matukoy mula sa talahanayan).

kanin. 4. Ano ang kailangan mong malaman upang matukoy

Ang formula para sa pagkalkula ng dami ng init ay ang mga sumusunod:

Ang formula na ito ay naglalaman ng mga sumusunod na dami:

Ang dami ng init, sinusukat sa joules (J);

Ang tiyak na kapasidad ng init ng isang sangkap, na sinusukat sa;

- pagkakaiba sa temperatura, sinusukat sa degrees Celsius ().

Isaalang-alang ang problema sa pagkalkula ng dami ng init.

Isang gawain

Ang isang tansong baso na may masa ng gramo ay naglalaman ng tubig na may dami ng isang litro sa temperatura na . Gaano karaming init ang dapat ilipat sa isang baso ng tubig upang ang temperatura nito ay maging katumbas ng ?

kanin. 5. Ilustrasyon ng kalagayan ng problema

Una, sumulat kami ng isang maikling kondisyon ( Ibinigay) at i-convert ang lahat ng dami sa internasyonal na sistema (SI).

Ibinigay:	SI
Hanapin:

Solusyon:

Una, tukuyin kung anong iba pang dami ang kailangan natin upang malutas ang problemang ito. Ayon sa talahanayan ng tiyak na kapasidad ng init (Talahanayan 1), nakita namin (tiyak na kapasidad ng init ng tanso, dahil sa kondisyon ang salamin ay tanso), (tiyak na kapasidad ng init ng tubig, dahil sa kondisyon mayroong tubig sa baso). Bilang karagdagan, alam namin na upang makalkula ang dami ng init, kailangan namin ng isang masa ng tubig. Sa kondisyon, binibigyan lamang kami ng lakas ng tunog. Samakatuwid, kinukuha namin ang density ng tubig mula sa talahanayan: (Talahanayan 2).

Tab. 1. Tiyak na kapasidad ng init ng ilang mga sangkap,

Tab. 2. Densidad ng ilang likido

Ngayon ay mayroon kaming lahat ng kailangan namin upang malutas ang problemang ito.

Tandaan na ang kabuuang halaga ng init ay bubuuin ng kabuuan ng dami ng init na kinakailangan upang magpainit ng tansong baso at ang dami ng init na kinakailangan upang mapainit ang tubig sa loob nito:

Una naming kinakalkula ang dami ng init na kinakailangan upang mapainit ang tansong baso:

Bago kalkulahin ang dami ng init na kinakailangan upang magpainit ng tubig, kinakalkula namin ang masa ng tubig gamit ang formula na pamilyar sa amin mula sa grade 7:

Ngayon ay maaari nating kalkulahin:

Pagkatapos ay maaari nating kalkulahin:

Alalahanin kung ano ang ibig sabihin nito: kilojoules. Ang prefix na "kilo" ay nangangahulugang, ibig sabihin.

Sagot:.

Para sa kaginhawahan ng paglutas ng mga problema ng paghahanap ng dami ng init (ang tinatawag na direktang mga problema) at ang mga dami na nauugnay sa konseptong ito, maaari mong gamitin ang sumusunod na talahanayan.

Ninanais na halaga	Pagtatalaga	Mga yunit	Pangunahing Formula	Formula para sa dami
Dami ng init		Sa susunod na aralin, magsasagawa tayo ng gawaing pang-laboratoryo, na ang layunin ay matutunan kung paano eksperimento na matukoy ang tiyak na init ng isang solid. Listahanpanitikan: Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Physics 8. - M.: Mnemosyne. Peryshkin A.V. Physics 8. - M.: Bustard, 2010. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Physics 8. - M.: Enlightenment. Internet portal "" () Takdang aralin