Jak obliczyć ilość ciepła, efekt cieplny i ciepło tworzenia

(lub transfer ciepła).

Ciepło właściwe substancji.

Pojemność cieplna- jest to ilość ciepła pochłonięta przez ciało podgrzane o 1 stopień.

Pojemność cieplną ciała określa się dużą literą Litera łacińska Z.

Od czego zależy pojemność cieplna ciała? Przede wszystkim z jego masy. Oczywiste jest, że podgrzanie na przykład 1 kilograma wody będzie wymagało więcej ciepła niż podgrzanie 200 gramów.

A co z rodzajem substancji? Zróbmy eksperyment. Weźmy dwa identyczne naczynia i wlejmy do jednego z nich wodę o masie 400, a do drugiego - olej roślinny ważących 400 g, zacznijmy je podgrzewać na identycznych palnikach. Obserwując wskazania termometru zobaczymy, że olej szybko się nagrzewa. Aby ogrzać wodę i olej do tej samej temperatury, wodę należy podgrzewać dłużej. Ale im dłużej podgrzewamy wodę, tym więcej ciepła otrzymuje ona z palnika.

Zatem potrzebne jest ogrzanie tej samej masy różnych substancji do tej samej temperatury różne ilości ciepło. Ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała, a co za tym idzie, jego pojemność cieplna, zależą od rodzaju substancji, z której zbudowane jest ciało.

I tak np. do podniesienia temperatury wody o masie 1 kg o 1°C potrzeba ilości ciepła równej 4200 J, a do ogrzania tej masy o 1°C olej słonecznikowy ilość potrzebnego ciepła wynosi 1700 J.

Wielkość fizyczna pokazujące, ile ciepła potrzeba do ogrzania 1 kg substancji o 1 ° C, nazywa się specyficzna pojemność cieplna tej substancji.

Każda substancja ma swoją pojemność cieplną właściwą, oznaczoną łacińską literą c i mierzoną w dżulach na kilogram stopnia (J/(kg °C)).

Ciepło właściwe tej samej substancji w różnych stanach skupienia (stałym, ciekłym i gazowym) jest różne. Na przykład ciepło właściwe wody wynosi 4200 J/(kg °C), a ciepło właściwe lodu wynosi 2100 J/(kg °C); aluminium w stanie stałym ma ciepło właściwe 920 J/(kg - °C), a w stanie ciekłym - 1080 J/(kg - °C).

Należy pamiętać, że woda ma bardzo duże ciepło właściwe. Dlatego woda w morzach i oceanach, nagrzewając się latem, pochłania z powietrza duża liczba ciepło. Dzięki temu w miejscach położonych w pobliżu dużych zbiorników wodnych lato nie jest tak gorące, jak w miejscach oddalonych od wody.

Obliczanie ilości ciepła potrzebnego do ogrzania ciała lub wydzielanego przez nie podczas chłodzenia.

Z powyższego jasno wynika, że ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała zależy od rodzaju substancji, z której ciało się składa (tj. jego ciepła właściwego) oraz od masy ciała. Wiadomo też, że ilość ciepła zależy od tego, o ile stopni będziemy podnosić temperaturę ciała.

Aby więc określić ilość ciepła potrzebną do ogrzania ciała lub uwolnioną przez nie podczas chłodzenia, należy pomnożyć pojemność cieplną właściwą ciała przez jego masę i różnicę między jego temperaturą końcową i początkową:

Q = cm (T 2 - T 1 ) ,

Gdzie Q- ilość ciepła, C- specyficzna pojemność cieplna, M- masa ciała, T 1 — temperatura początkowa, T 2 — temperatura końcowa.

Kiedy ciało się nagrzewa t2 > T 1 i dlatego Q > 0 . Kiedy ciało się ochłodzi t 2i< T 1 i dlatego Q< 0 .

Jeśli znana jest pojemność cieplna całego ciała Z, Q określone wzorem:

Q = C (t 2 - T 1 ) .

Co nagrzeje się szybciej na kuchence – czajnik czy wiadro wody? Odpowiedź jest oczywista – czajniczek. Zatem drugie pytanie brzmi: dlaczego?

Odpowiedź jest nie mniej oczywista – bo masa wody w czajniku jest mniejsza. Świetnie. A teraz możesz sam przeprowadzić prawdziwe fizyczne doświadczenie w domu. Aby to zrobić, będziesz potrzebować dwóch identycznych małych rondli, takiej samej ilości wody i oleju roślinnego, na przykład po pół litra każdy i kuchenki. Na tym samym ogniu postaw garnki z olejem i wodą. Teraz tylko obserwuj, co nagrzeje się szybciej. Jeśli masz termometr do cieczy, możesz go użyć, jeśli nie, możesz po prostu od czasu do czasu sprawdzić temperaturę palcem, uważając tylko, aby się nie poparzyć. W każdym razie wkrótce przekonasz się, że olej nagrzewa się znacznie szybciej niż woda. I jeszcze jedno pytanie, które można zrealizować również w formie doświadczenia. Które zagotują się szybciej - ciepła woda czy zimno? Wszystko znów jest jasne – ciepły będzie pierwszy na mecie. Po co te wszystkie dziwne pytania i eksperymenty? Aby wyznaczyć wielkość fizyczną zwaną „ilością ciepła”.

Ilość ciepła

Ilość ciepła to energia, którą ciało traci lub zyskuje podczas wymiany ciepła. To wynika jasno z nazwy. Podczas chłodzenia ciało straci pewną ilość ciepła, a podczas ogrzewania pochłonie. I pokazały nam odpowiedzi na nasze pytania Od czego zależy ilość ciepła? Po pierwsze, tym więcej masa ciała, tym więcej ciepła należy zużyć, aby zmienić jego temperaturę o jeden stopień. Po drugie, ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała zależy od substancji, z której się ono składa, czyli od rodzaju substancji. I po trzecie, dla naszych obliczeń ważna jest również różnica temperatury ciała przed i po przeniesieniu ciepła. Bazując na powyższym, możemy określ ilość ciepła korzystając ze wzoru:

Q=cm(t_2-t_1) ,

gdzie Q jest ilością ciepła,
m - masa ciała,
(t_2-t_1) – różnica pomiędzy początkową i końcową temperaturą ciała,
c jest ciepłem właściwym substancji, podanym w odpowiednich tabelach.

Korzystając z tego wzoru, możesz obliczyć ilość ciepła potrzebną do ogrzania dowolnego ciała lub jaką to ciało wydzieli podczas ochładzania.

Ilość ciepła mierzy się w dżulach (1 J), jak każdy rodzaj energii. Wartość tę wprowadzono jednak nie tak dawno temu, a ilość ciepła zaczęto mierzyć znacznie wcześniej. I użyli jednostki, która jest powszechnie stosowana w naszych czasach - kalorii (1 cal). 1 kaloria to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 grama wody o 1 stopień Celsjusza. Kierując się tymi danymi, ci, którzy lubią liczyć kalorie w spożywanym jedzeniu, mogą dla zabawy obliczyć, ile litrów wody można zagotować, korzystając z energii, którą zużywają w ciągu dnia z jedzeniem.

Powstała koncepcja ilości ciepła wczesne stadia rozwój współczesnej fizyki, kiedy nie było jasnych wyobrażeń o wewnętrznej budowie materii, czym jest energia, jakie formy energii istnieją w przyrodzie oraz o energii jako formie ruchu i przemian materii.

Przez ilość ciepła rozumie się wielkość fizyczną odpowiadającą energii przekazanej ciału materialnemu w procesie wymiany ciepła.

Przestarzałą jednostką ciepła jest kaloria równa 4,2 J, dziś jednostka ta praktycznie nie jest używana, a jej miejsce zajął dżul.

Początkowo zakładano, że nośnikiem energii cieplnej jest jakieś całkowicie nieważkie medium o właściwościach cieczy. W oparciu o to założenie rozwiązano i nadal rozwiązuje się wiele problemów fizycznych związanych z przenoszeniem ciepła. Istnienie hipotetycznej kaloryczności było podstawą wielu zasadniczo poprawnych konstrukcji. Uważano, że kaloryczność jest uwalniana i absorbowana w procesach ogrzewania i chłodzenia, topnienia i krystalizacji. W oparciu o błędne koncepcje fizyczne otrzymano prawidłowe równania procesów wymiany ciepła. Znane jest prawo, zgodnie z którym ilość ciepła jest wprost proporcjonalna do masy ciała uczestniczącego w wymianie ciepła i gradientu temperatury:

Gdzie Q to ilość ciepła, m to masa ciała, a współczynnik Z– wielkość zwana ciepłem właściwym. Ciepło właściwe jest cechą substancji biorącej udział w procesie.

Praca z termodynamiki

W wyniku procesów termicznych można wykonywać prace czysto mechaniczne. Na przykład, gdy gaz się nagrzewa, zwiększa swoją objętość. Weźmy sytuację taką jak na obrazku poniżej:

W w tym przypadku praca mechaniczna będzie równa sile ciśnienia gazu działającego na tłok pomnożonej przez drogę przebytą przez tłok pod ciśnieniem. Oczywiście jest to najprostszy przypadek. Ale i w nim można zauważyć jedną trudność: siła nacisku będzie zależała od objętości gazu, co oznacza, że nie mamy do czynienia ze stałymi, ale z wielkościami zmiennymi. Ponieważ wszystkie trzy zmienne: ciśnienie, temperatura i objętość są ze sobą powiązane, obliczenie pracy staje się znacznie bardziej skomplikowane. Istnieją procesy idealne, nieskończenie powolne: izobaryczny, izotermiczny, adiabatyczny i izochoryczny – dla których takie obliczenia można przeprowadzić stosunkowo prosto. Wykreśla się wykres ciśnienia w funkcji objętości, a pracę oblicza się jako całkę postaci.

Pojemność cieplna- jest to ilość ciepła pochłonięta przez ciało po podgrzaniu o 1 stopień.

Pojemność cieplna ciała jest oznaczona wielką literą łacińską Z.

Od czego zależy pojemność cieplna ciała? Przede wszystkim z jego masy. Oczywiste jest, że podgrzanie na przykład 1 kilograma wody będzie wymagało więcej ciepła niż podgrzanie 200 gramów.

A co z rodzajem substancji? Zróbmy eksperyment. Weźmy dwa identyczne naczynia i wlewając do jednego z nich wodę o masie 400 g, a do drugiego olej roślinny o masie 400 g, zaczniemy je podgrzewać za pomocą identycznych palników. Obserwując wskazania termometru zobaczymy, że olej szybko się nagrzewa. Aby ogrzać wodę i olej do tej samej temperatury, wodę należy podgrzewać dłużej. Ale im dłużej podgrzewamy wodę, tym więcej ciepła otrzymuje ona z palnika.

Zatem do ogrzania tej samej masy różnych substancji do tej samej temperatury potrzeba różnej ilości ciepła. Ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała, a co za tym idzie, jego pojemność cieplna, zależą od rodzaju substancji, z której zbudowane jest ciało.

I tak np. do ogrzania wody o masie 1 kg o 1°C potrzeba ciepła 4200 J, a do ogrzania tej samej masy oleju słonecznikowego o 1°C ilość ciepła równa Wymagane jest 1700 J.

Nazywa się wielkość fizyczną pokazującą, ile ciepła potrzeba do ogrzania 1 kg substancji o 1 ° C specyficzna pojemność cieplna tej substancji.

Każda substancja ma swoją pojemność cieplną właściwą, oznaczoną łacińską literą c i mierzoną w dżulach na kilogram stopnia (J/(kg °C)).

Należy pamiętać, że woda ma bardzo duże ciepło właściwe. Dlatego też woda w morzach i oceanach nagrzewając się latem, pochłania dużą ilość ciepła z powietrza. Dzięki temu w miejscach położonych w pobliżu dużych zbiorników wodnych lato nie jest tak gorące, jak w miejscach oddalonych od wody.

Obliczanie ilości ciepła potrzebnego do ogrzania ciała lub wydzielanego przez nie podczas chłodzenia.

Q= cm (t 2 - t 1),

Gdzie Q- ilość ciepła, C- specyficzna pojemność cieplna, M- masa ciała, t 1- temperatura początkowa, t 2- temperatura końcowa.

Kiedy ciało się nagrzewa t 2> t 1 i dlatego Q >0 . Kiedy ciało się ochłodzi t 2i< t 1 i dlatego Q< 0 .

Jeśli znana jest pojemność cieplna całego ciała Z, Q określone wzorem: Q = C (t 2 - t1).

22) Topienie: definicja, obliczanie ilości ciepła topnienia lub krzepnięcia, ciepło właściwe topnienia, wykres t 0 (Q).

Termodynamika

Dział fizyki molekularnej badający transfer energii, czyli wzorce przemian jednego rodzaju energii w inny. W przeciwieństwie do teorii kinetyki molekularnej, termodynamika nie bierze pod uwagę Struktura wewnętrzna substancji i mikroparametrów.

Układ termodynamiczny

Jest to zbiór ciał, które wymieniają energię (w postaci pracy lub ciepła) między sobą lub z środowisko. Na przykład woda w czajniku ochładza się, a ciepło wymieniane jest pomiędzy wodą a czajnikiem oraz ciepło czajnika z otoczeniem. Cylinder z gazem pod tłokiem: tłok wykonuje pracę, w wyniku której gaz otrzymuje energię i zmieniają się jego makroparametry.

Ilość ciepła

Ten energia, które system otrzymuje lub oddaje w procesie wymiany ciepła. Oznaczona symbolem Q, jest mierzona, jak każda energia, w dżulach.

W wyniku różnych procesów wymiany ciepła, przekazywana energia jest określana na swój sposób.

Ocieplanie i ochładzanie

Proces ten charakteryzuje się zmianą temperatury układu. Ilość ciepła określa się ze wzoru

Ciepło właściwe substancji o mierzona ilością ciepła potrzebną do ogrzania jednostki masy tej substancji o 1K. Ogrzanie 1 kg szkła lub 1 kg wody wymaga różnej ilości energii. Ciepło właściwe jest znaną wielkością, obliczoną już dla wszystkich substancji; patrz wartość w tabelach fizycznych.

Pojemność cieplna substancji C- jest to ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała bez uwzględnienia jego masy o 1K.

Topienie i krystalizacja

Topnienie to przejście substancji ze stanu stałego w stan ciekły. Przejście odwrotne nazywa się krystalizacją.

Energia zużywana na zniszczenie sieci krystalicznej substancji określonych wzorem

Ciepło właściwe topnienie jest znaną wartością dla każdej substancji; patrz wartość w tabelach fizycznych.

Parowanie (parowanie lub wrzenie) i kondensacja

Parowanie to przejście substancji ze stanu ciekłego (stałego) do stanu gazowego. Proces odwrotny nazywa się kondensacją.

Ciepło właściwe parowania jest znaną wartością dla każdej substancji; patrz wartość w tabelach fizycznych.

Spalanie

Ilość ciepła wydzielanego podczas spalania substancji

Ciepło właściwe spalania jest znaną wartością dla każdej substancji; patrz wartość w tabelach fizycznych.

Dla zamkniętego i izolowanego adiabatycznie układu ciał równanie bilansu cieplnego jest spełnione. Suma algebraiczna ilości ciepła oddanego i odebranego przez wszystkie ciała biorące udział w wymianie ciepła jest równa zeru:

Q 1 + Q 2 +...+ Q n =0

23) Budowa cieczy. Warstwa powierzchniowa. Siła napięcia powierzchniowego: przykłady manifestacji, obliczenia, współczynnik napięcia powierzchniowego.

Od czasu do czasu jakakolwiek cząsteczka może przenieść się do pobliskiego wolnego miejsca. Takie skoki w cieczach zdarzają się dość często; dlatego cząsteczki nie są przywiązane do określonych centrów, jak w kryształach i mogą poruszać się po całej objętości cieczy. To wyjaśnia płynność cieczy. Ze względu na silne oddziaływanie pomiędzy blisko położonymi cząsteczkami, mogą one tworzyć lokalne (niestabilne) uporządkowane grupy zawierające kilka cząsteczek. Zjawisko to nazywa się zamknąć porządek(Rys. 3.5.1).

Nazywa się współczynnik β współczynnik temperaturowy rozszerzalności objętościowej . Współczynnik ten dla cieczy jest kilkadziesiąt razy większy niż dla ciał stałych. Dla wody np. o temperaturze 20°C β in ≈ 2 10 – 4 K – 1, dla stali β st ≈ 3,6 10 – 5 K – 1, dla szkła kwarcowego β kv ≈ 9 10 – 6 K - 1 .

Rozszerzalność cieplna wody charakteryzuje się interesującą i ważną anomalią dla życia na Ziemi. W temperaturach poniżej 4°C woda rozszerza się wraz ze spadkiem temperatury (β< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

Kiedy woda zamarza, rozszerza się, więc lód pozostaje unoszący się na powierzchni zamarzniętego zbiornika wodnego. Temperatura zamarzania wody pod lodem wynosi 0°C. W gęstszych warstwach wody na dnie zbiornika temperatura wynosi około 4°C. Dzięki temu w wodzie zamarzniętych zbiorników może istnieć życie.

Bardzo interesująca funkcja płyny to obecność Wolna powierzchnia . Ciecz w przeciwieństwie do gazów nie wypełnia całej objętości pojemnika, do którego jest wlewana. Pomiędzy cieczą a gazem (lub parą) powstaje interfejs, który znajduje się w specjalne warunki w stosunku do reszty ciekłej masy. Należy mieć na uwadze, że ze względu na wyjątkowo niską ściśliwość, obecność gęściej upakowanej warstwy powierzchniowej nie powoduje zauważalnej zmiany objętości cieczy. Jeśli cząsteczka przejdzie z powierzchni do cieczy, wystąpią siły oddziaływania międzycząsteczkowego pozytywna praca. I odwrotnie, aby wyciągnąć pewną liczbę cząsteczek z głębi cieczy na powierzchnię (tj. zwiększyć powierzchnię cieczy), siły zewnętrzne muszą wykonać pracę dodatnią Δ A zewnętrzny, proporcjonalny do zmiany Δ S powierzchnia:

Z mechaniki wiadomo, że stany równowagi układu odpowiadają minimalnej wartości jego energii potencjalnej. Wynika z tego, że swobodna powierzchnia cieczy ma tendencję do zmniejszania swojej powierzchni. Z tego powodu swobodna kropla cieczy przyjmuje kształt kulisty. Ciecz zachowuje się tak, jakby siły działające stycznie do jej powierzchni ściskały (ciągnęły) tę powierzchnię. Siły te nazywane są siły napięcia powierzchniowego .

Obecność sił napięcia powierzchniowego sprawia, że powierzchnia cieczy wygląda jak elastycznie rozciągnięta folia, z tą tylko różnicą, że siły sprężyste w folii zależą od jej pola powierzchni (czyli sposobu odkształcenia folii) oraz napięcia powierzchniowego siły nie zależy na powierzchni cieczy.

Niektóre płyny, takie jak woda z mydłem, mają zdolność tworzenia cienkich warstw. Dobrze znane bańki mydlane mają regularny, kulisty kształt – to także świadczy o działaniu sił napięcia powierzchniowego. Jeśli druciana rama, której jeden z boków jest ruchomy, zostanie opuszczona do roztworu mydła, wówczas cała rama zostanie pokryta warstwą cieczy (ryc. 3.5.3).

Siły napięcia powierzchniowego mają tendencję do zmniejszania powierzchni folii. Aby zrównoważyć ruchomą stronę ramy, należy na nią przyłożyć siłę zewnętrzną.Jeżeli pod wpływem siły poprzeczka przesunie się o Δ X, wówczas zostanie wykonana praca Δ A vn = F vn Δ X = Δ E s = σΔ S, gdzie Δ S = 2LΔ X– zwiększenie powierzchni obu stron filmu mydlanego. Ponieważ moduły sił i są takie same, możemy napisać:

Zatem współczynnik napięcia powierzchniowego σ można zdefiniować jako moduł siły napięcia powierzchniowego działającej na jednostkę długości linii ograniczającej powierzchnię.

W wyniku działania sił napięcia powierzchniowego w kroplach cieczy i wewnątrz baniek mydlanych powstaje nadciśnienie Δ P. Jeśli mentalnie wytniesz kulistą kroplę promienia R na dwie połówki, wówczas każda z nich musi znajdować się w równowadze pod działaniem sił napięcia powierzchniowego przyłożonych do granicy cięcia o długości 2π R oraz siły nadciśnienia działające na powierzchnię π R 2 sekcje (ryc. 3.5.4). Warunek równowagi zapisuje się jako

Jeśli siły te są większe niż siły oddziaływania między cząsteczkami samej cieczy, to ciecz moczy się powierzchnia solidny. W tym przypadku ciecz w pewnym momencie zbliża się do powierzchni ciała stałego kąt ostryθ, charakterystyczne dla danej pary ciecz-ciało stałe. Nazywa się kąt θ kąt zwilżania . Jeżeli siły oddziaływania pomiędzy cząsteczkami cieczy przewyższają siły ich oddziaływania z cząsteczkami ciała stałego, wówczas kąt zwilżania θ okazuje się rozwarty (rys. 3.5.5). W tym przypadku mówią, że ciecz nie zwilża powierzchnia ciała stałego. Na całkowite zwilżenieθ = 0, w całkowity brak zwilżaniaθ = 180°.

Zjawiska kapilarne zwane wznoszeniem się lub opadaniem cieczy w rurkach o małej średnicy - kapilary. Ciecze zwilżające unoszą się przez kapilary, ciecze niezwilżające opadają.

Na ryc. 3.5.6 przedstawia rurkę kapilarną o określonym promieniu R, obniżony na dolnym końcu do cieczy zwilżającej o gęstości ρ. Górny koniec kapilary jest otwarty. Wzrost cieczy w kapilarze trwa do momentu, gdy siła grawitacji działająca na słup cieczy w kapilarze stanie się równa wartości wypadkowej F n siły napięcia powierzchniowego działające wzdłuż granicy kontaktu cieczy z powierzchnią kapilary: F t = F n., gdzie F t = mg = ρ Hπ R 2 G, F n = σ2π R bo θ.

Oznacza to:

Przy całkowitym niezwilżeniu θ = 180°, cos θ = –1, a zatem H < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Woda niemal całkowicie zwilża czystą szklaną powierzchnię. Wręcz przeciwnie, rtęć nie zwilża całkowicie powierzchni szkła. Dlatego poziom rtęci w szklanej kapilarze spada poniżej poziomu w naczyniu.

24) Parowanie: definicja, rodzaje (parowanie, wrzenie), obliczanie ilości ciepła parowania i skraplania, ciepło właściwe parowania.

Parowanie i kondensacja. Wyjaśnienie zjawiska parowania na podstawie pomysłów dot struktura molekularna Substancje. Ciepło właściwe parowania. Jego jednostki.

Zjawisko zamiany cieczy w parę nazywa się odparowanie.

Odparowanie - proces parowania zachodzący z otwartej powierzchni.

Cząsteczki cieczy poruszają się z różnymi prędkościami. Jeśli jakakolwiek cząsteczka znajdzie się na powierzchni cieczy, może pokonać przyciąganie sąsiednich cząsteczek i wylecieć z cieczy. Wyrzucone cząsteczki tworzą parę. Pozostałe cząsteczki cieczy zmieniają prędkość po zderzeniu. Jednocześnie niektóre cząsteczki uzyskują prędkość wystarczającą do wylatania z cieczy. Proces ten trwa, więc płyny powoli odparowują.

*Szybkość parowania zależy od rodzaju cieczy. Ciecze, których cząsteczki są przyciągane z mniejszą siłą, odparowują szybciej.

*Parowanie może nastąpić w dowolnej temperaturze. Ale kiedy wysokie temperatury parowanie następuje szybciej .

*Szybkość parowania zależy od jego powierzchni.

*Przy wietrze (przepływie powietrza) parowanie następuje szybciej.

Podczas parowania energia wewnętrzna maleje, ponieważ Podczas parowania ciecz opuszcza szybkie cząsteczki, dlatego średnia prędkość pozostałych cząsteczek maleje. Oznacza to, że jeśli nie ma dopływu energii z zewnątrz, wówczas temperatura cieczy spada.

Zjawisko zamiany pary w ciecz nazywa się kondensacja. Towarzyszy temu uwolnienie energii.

Kondensacja pary wyjaśnia powstawanie chmur. Para wodna unosząca się nad ziemią tworzy chmury w górnych zimnych warstwach powietrza, które składają się z drobnych kropelek wody.

Ciepło właściwe parowania – fizyczne wartość pokazująca, ile ciepła potrzeba, aby ciecz o masie 1 kg zamieniła się w parę bez zmiany temperatury.

Ud. ciepło parowania oznaczony literą L i mierzony w J/kg

Ud. ciepło parowania wody: L=2,3×10 6 J/kg, alkoholu L=0,9×10 6

Ilość ciepła potrzebna do zamiany cieczy w parę: Q = Lm

Na tej lekcji nauczymy się obliczać ilość ciepła potrzebnego do ogrzania ciała lub oddanego przez nie podczas chłodzenia. W tym celu podsumujemy wiedzę zdobytą na poprzednich lekcjach.

Dodatkowo nauczymy się, korzystając ze wzoru na ilość ciepła, wyrazić pozostałe wielkości z tego wzoru i obliczyć je, znając inne wielkości. Rozważony zostanie także przykład problemu z rozwiązaniem obliczenia ilości ciepła.

Ta lekcja służy do obliczania ilości ciepła powstałego podczas nagrzewania się ciała lub wydzielanego przez nie po ochłodzeniu.

Bardzo ważna jest umiejętność obliczenia wymaganej ilości ciepła. Może to być potrzebne na przykład przy obliczaniu ilości ciepła, jaką należy przekazać wodzie, aby ogrzać pomieszczenie.

Ryż. 1. Ilość ciepła, jaką należy przekazać wodzie, aby ogrzać pomieszczenie

Lub obliczyć ilość ciepła uwalnianego podczas spalania paliwa w różnych silnikach:

Ryż. 2. Ilość ciepła wydzielanego podczas spalania paliwa w silniku

Wiedza ta jest także potrzebna np. do określenia ilości ciepła wydzielanego przez Słońce i padającego na Ziemię:

Ryż. 3. Ilość ciepła wydzielanego przez Słońce i padającego na Ziemię

Aby obliczyć ilość ciepła, musisz wiedzieć trzy rzeczy (ryc. 4):

masa ciała (którą zwykle można zmierzyć za pomocą wagi);
różnica temperatur, o jaką ciało musi zostać ogrzane lub schłodzone (zwykle mierzona za pomocą termometru);
pojemność cieplna właściwa ciała (którą można wyznaczyć z tabeli).

Ryż. 4. Co musisz wiedzieć, aby to ustalić

Wzór na obliczenie ilości ciepła wygląda następująco:

We wzorze tym pojawiają się następujące ilości:

Ilość ciepła mierzona w dżulach (J);

Ciepło właściwe substancji mierzy się w;

- różnica temperatur mierzona w stopniach Celsjusza ().

Rozważmy problem obliczenia ilości ciepła.

Zadanie

Szkło miedziane o masie gramów zawiera wodę o objętości litra i temperaturze. Ile ciepła należy przekazać szklance wody, aby jej temperatura była równa?

Ryż. 5. Ilustracja warunków problemowych

Najpierw zapisujemy krótki warunek ( Dany) i przeliczyć wszystkie wielkości na system międzynarodowy (SI).

*Dany:*	SI

*Znajdować:*

Rozwiązanie:

Najpierw określ, jakie inne wielkości potrzebujemy, aby rozwiązać ten problem. Korzystając z tabeli pojemności cieplnej właściwej (tabela 1) znajdujemy (ciepło właściwe miedzi, ponieważ w danym stanie szkło jest miedziane), (ciepło właściwe wody, ponieważ w zależności od stanu w szkle znajduje się woda). Ponadto wiemy, że do obliczenia ilości ciepła potrzebna jest masa wody. Zgodnie z warunkiem otrzymujemy tylko objętość. Dlatego z tabeli pobieramy gęstość wody: (Tabela 2).

Tabela 1. Ciepło właściwe niektórych substancji,

Tabela 2. Gęstości niektórych cieczy

Teraz mamy wszystko, czego potrzebujemy, aby rozwiązać ten problem.

Należy pamiętać, że ostateczna ilość ciepła będzie składać się z sumy ilości ciepła potrzebnego do ogrzania miedzianego szkła i ilości ciepła potrzebnego do podgrzania znajdującej się w nim wody:

Najpierw obliczmy ilość ciepła potrzebną do ogrzania szkła miedzianego:

Zanim obliczymy ilość ciepła potrzebną do podgrzania wody, obliczmy masę wody korzystając ze wzoru znanego nam z klasy 7:

Teraz możemy obliczyć:

Następnie możemy obliczyć:

Pamiętajmy, co oznaczają kilodżule. Przedrostek „kilo” oznacza .

Odpowiedź:.

Dla wygody rozwiązywania problemów znalezienia ilości ciepła (tzw. problemów bezpośrednich) i wielkości związanych z tym pojęciem można skorzystać z poniższej tabeli.

Wymagana ilość	Przeznaczenie	Jednostki	Podstawowa formuła	Wzór na ilość
Ilość ciepła