Energia internă a unui corp se modifică atunci când se lucrează sau se transferă căldură. În fenomenul de transfer de căldură, energia internă este transferată prin conducție, convecție sau radiație.
Fiecare corp, atunci când este încălzit sau răcit (prin transfer de căldură), câștigă sau pierde o anumită cantitate de energie. Pe baza acestui fapt, se obișnuiește să se numească această cantitate de energie cantitatea de căldură.
Asa de, cantitatea de căldură este energia pe care un corp o dă sau o primește în timpul procesului de transfer de căldură.
Câtă căldură este necesară pentru a încălzi apa? Pe exemplu simplu puteți înțelege că încălzirea diferitelor cantități de apă va necesita cantități diferite căldură. Să presupunem că luăm două eprubete cu 1 litru de apă și 2 litri de apă. În ce caz va fi necesară mai multă căldură? În al doilea, unde sunt 2 litri de apă într-o eprubetă. A doua eprubetă va dura mai mult să se încălzească dacă le încălzim cu aceeași sursă de foc.
Astfel, cantitatea de căldură depinde de masa corporală. Cu cât masa este mai mare, cu atât este mai mare cantitatea de căldură necesară pentru încălzire și, în consecință, cu atât este nevoie de mai mult timp pentru a răci corpul.
De ce altceva depinde cantitatea de căldură? Desigur, din diferența de temperatură a corpului. Dar asta nu este tot. La urma urmei, dacă încercăm să încălzim apă sau lapte, vom avea nevoie de diferite cantități de timp. Adică, se dovedește că cantitatea de căldură depinde de substanța din care constă corpul.
Ca urmare, se dovedește că cantitatea de căldură necesară pentru încălzire sau cantitatea de căldură care este eliberată atunci când un corp se răcește depinde de masa sa, de schimbarea temperaturii și de tipul de substanță din care se află corpul. compusă.
Cum se măsoară cantitatea de căldură?
In spate unitate de căldură este general acceptat 1 Joule. Înainte de apariția unității de măsură a energiei, oamenii de știință considerau cantitatea de căldură ca calorii. Această unitate de măsură este de obicei prescurtată ca „J”
Calorie- aceasta este cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 gram de apă cu 1 grad Celsius. Forma prescurtată de măsurare a caloriilor este „cal”.
1 cal = 4,19 J.
Vă rugăm să rețineți că în aceste unități de energie se obișnuiește să se noteze valoare nutritionala produse alimentare kJ și kcal.
1 kcal = 1000 cal.
1 kJ = 1000 J
1 kcal = 4190 J = 4,19 kJ
Care este capacitatea termică specifică
Fiecare substanță din natură are propriile sale proprietăți, iar încălzirea fiecărei substanțe individuale necesită o cantitate diferită de energie, de exemplu. cantitatea de căldură.
Capacitatea termică specifică a unei substanțe- aceasta este o cantitate egală cu cantitatea de căldură care trebuie transferată unui corp cu o masă de 1 kilogram pentru a-l încălzi la o temperatură de 1 0 C
Capacitatea termică specifică este desemnată de litera c și are o valoare de măsurare de J/kg*
De exemplu, capacitatea termică specifică a apei este de 4200 J/kg* 0 C. Adică, aceasta este cantitatea de căldură care trebuie transferată la 1 kg de apă pentru a o încălzi cu 1 0 C
Trebuie amintit că capacitatea termică specifică a substanțelor în diferite stări de agregare este diferită. Adică să încălzești gheața cu 1 0 C va necesita o cantitate diferită de căldură.
Cum se calculează cantitatea de căldură pentru încălzirea unui corp
De exemplu, este necesar să se calculeze cantitatea de căldură care trebuie cheltuită pentru a încălzi 3 kg de apă de la o temperatură de 15 0 C până la temperatura 85 0 C. Cunoaștem capacitatea termică specifică a apei, adică cantitatea de energie care este necesară pentru a încălzi 1 kg de apă cu 1 grad. Adică, pentru a afla cantitatea de căldură în cazul nostru, trebuie să înmulțiți capacitatea termică specifică a apei cu 3 și cu numărul de grade cu care doriți să creșteți temperatura apei. Deci 4200*3*(85-15) = 882.000.
În paranteze calculăm numărul exact de grade, scăzând din final rezultatul cerut iniţială
Deci, pentru a încălzi 3 kg de apă de la 15 la 85 0 C, avem nevoie de 882.000 J de căldură.
Cantitatea de căldură este notă cu litera Q, formula de calcul este următoarea:
Q=c*m*(t2-t1).
Analiza si rezolvarea problemelor
Problema 1. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi 0,5 kg de apă de la 20 la 50 0 C
Dat:
m = 0,5 kg.,
s = 4200 J/kg* 0 C,
t 1 = 20 0 C,
t2 = 50 0 C.
Am determinat din tabel capacitatea termică specifică.
Soluţie:
2-t1).
Înlocuiți valorile:
Q=4200*0,5*(50-20) = 63.000 J = 63 kJ.
Răspuns: Q=63 kJ.
Sarcina 2. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi o bară de aluminiu cu o greutate de 0,5 kg pe 85 0 C?
Dat:
m = 0,5 kg.,
s = 920 J/kg* 0 C,
t 1 = 0 0 C,
t2 = 85 0 C.
Soluţie:
cantitatea de căldură este determinată de formula Q=c*m*(t 2-t1).
Înlocuiți valorile:
Q=920*0,5*(85-0) = 39.100 J = 39,1 kJ.
Răspuns: Q= 39,1 kJ.
1. Modificarea energiei interne prin efectuarea muncii este caracterizată de cantitatea de muncă, adică. munca este o măsură a schimbării energiei interne într-un proces dat. Modificarea energiei interne a unui corp în timpul transferului de căldură este caracterizată de o mărime numită cantitatea de căldură.
Cantitatea de căldură este modificarea energiei interne a unui corp în timpul procesului de transfer de căldură fără a lucra.
Cantitatea de căldură este notată cu litera \(Q\) . Deoarece cantitatea de căldură este o măsură a modificării energiei interne, unitatea sa este joule (1 J).
Când un corp transferă o anumită cantitate de căldură fără să lucreze, energia sa internă crește; dacă corpul degajă o anumită cantitate de căldură, atunci energia sa internă scade.
2. Dacă turnați 100 g de apă în două vase identice, unul și 400 g în celălalt la aceeași temperatură și le puneți pe arzătoare identice, atunci apa din primul vas va fierbe mai devreme. Astfel, cu cât masa unui corp este mai mare, cu atât este mai mare cantitatea de căldură de care are nevoie pentru a se încălzi. Același lucru este valabil și în cazul răcirii: atunci când un corp de masă mai mare este răcit, degajă o cantitate mai mare de căldură. Aceste corpuri sunt făcute din aceeași substanță și se încălzesc sau se răcesc cu același număr de grade.
3. Dacă acum încălzim 100 g de apă de la 30 la 60 °C, i.e. la 30 °C, apoi până la 100 °C, adică cu 70 °C, apoi în primul caz va dura mai puțin timp pentru încălzire decât în al doilea și, în consecință, încălzirea apei cu 30 °C va necesita mai puțină căldură decât încălzirea apei cu 70 °C. Astfel, cantitatea de căldură este direct proporțională cu diferența dintre temperaturile finale \((t_2\,^\circ C) \) și inițiale \((t_1\,^\circ C) \): \( Q\sim(t_2-t_1) \) .
4. Dacă acum turnați 100 g de apă într-un vas și turnați puțină apă într-un alt vas identic și puneți în el un corp metalic astfel încât masa sa și masa de apă să fie de 100 g și încălziți vasele pe plăci identice, atunci veți observa că într-un vas care conține doar apă va avea o temperatură mai scăzută decât unul care conține apă și un corp metalic. Prin urmare, pentru ca temperatura conținutului din ambele vase să fie aceeași, este necesar să se transfere mai multă căldură apei decât apei și corpului metalic. Astfel, cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea unui corp depinde de tipul de substanță din care este făcut corpul.
5. Este caracterizată dependența cantității de căldură necesară pentru încălzirea unui corp de tipul de substanță cantitate fizica, numit capacitatea termică specifică substante.
O cantitate fizică egală cu cantitatea de căldură care trebuie transmisă unui kg de substanță pentru a o încălzi cu 1 ° C (sau 1 K) se numește capacitatea termică specifică a substanței.
1 kg de substanță eliberează aceeași cantitate de căldură atunci când este răcită cu 1 °C.
Capacitatea termică specifică este notă cu litera \(c\). Unitatea de capacitate termică specifică este 1 J/kg °C sau 1 J/kg K.
Capacitatea termică specifică a substanțelor se determină experimental. Lichidele au o capacitate termică specifică mai mare decât metalele; Apa are cea mai mare căldură specifică, aurul are o căldură specifică foarte mică.
Căldura specifică a plumbului este de 140 J/kg °C. Aceasta înseamnă că pentru a încălzi 1 kg de plumb cu 1 °C este necesar să consumați o cantitate de căldură de 140 J. Aceeași cantitate de căldură va fi eliberată atunci când 1 kg de apă se răcește cu 1 °C.
Deoarece cantitatea de căldură este egală cu modificarea energiei interne a corpului, putem spune că capacitatea termică specifică arată cât de mult se modifică energia internă a 1 kg dintr-o substanță atunci când temperatura acesteia se schimbă cu 1 °C. În special, energia internă a 1 kg de plumb crește cu 140 J când este încălzit cu 1 °C și scade cu 140 J când este răcit.
Cantitatea de căldură \(Q \) necesară pentru a încălzi un corp de masă \(m \) de la temperatura \((t_1\,^\circ C) \) la temperatura \((t_2\,^\ circ C) \) este egal cu produsul capacității termice specifice a substanței, masa corporală și diferența dintre temperaturile finale și inițiale, i.e.
\[ Q=cm(t_2()^\circ-t_1()^\circ) \]
Aceeași formulă este folosită pentru a calcula cantitatea de căldură pe care o degajă un corp atunci când se răcește. Numai în acest caz temperatura finală trebuie scăzută din temperatura inițială, adică. din valoare mai mare scade temperatura mai mica.
6. Exemplu de rezolvare a problemei. 100 g de apă la o temperatură de 20 °C se toarnă într-un pahar care conține 200 g de apă la o temperatură de 80 °C. După care temperatura din vas a ajuns la 60 °C. Câtă căldură a primit apa rece și câtă căldură a emis apa caldă?
Când rezolvați o problemă, trebuie să efectuați următoarea secvență de acțiuni:
- notează pe scurt condițiile problemei;
- convertiți valorile cantităților în SI;
- analizați problema, stabiliți ce corpuri sunt implicate în schimbul de căldură, care corpuri emit energie și care primesc;
- rezolva problema in vedere generala;
- efectuați calcule;
- analiza raspunsul primit.
1. Sarcina.
Dat:
\(m_1 \) = 200 g
\(m_2\) = 100 g
\(t_1 \) = 80 °C
\(t_2 \) = 20 °C
\(t\) = 60 °C
______________
\(Q_1 \) — ? \(Q_2 \) — ?
\(c_1 \) = 4200 J/kg °C
2. SI:\(m_1\) = 0,2 kg; \(m_2\) = 0,1 kg.
3. Analiza sarcinilor. Problema descrie procesul de schimb de căldură între cald și apă rece. Apa fierbinte degajă o cantitate de căldură \(Q_1 \) și se răcește de la temperatură \(t_1 \) la temperatură \(t \) . Apă rece primește cantitatea de căldură \(Q_2 \) și se încălzește de la temperatură \(t_2 \) la temperatură \(t \) .
4. Rezolvarea problemei în formă generală. Cantitatea de căldură dată apa fierbinte, se calculează prin formula: \(Q_1=c_1m_1(t_1-t) \) .
Cantitatea de căldură primită de apa rece se calculează prin formula: \(Q_2=c_2m_2(t-t_2) \) .
5.
Calcule.
\(Q_1 \) = 4200 J/kg · °С · 0,2 kg · 20 °С = 16800 J
\(Q_2\) = 4200 J/kg °C 0,1 kg 40 °C = 16800 J
6. Răspunsul este că cantitatea de căldură degajată de apa caldă este egală cu cantitatea de căldură primită de apa rece. În acest caz s-a luat în considerare o situație idealizată și nu s-a ținut cont de faptul că s-a folosit o anumită cantitate de căldură pentru a încălzi paharul în care se afla apa și aerul din jur. În realitate, cantitatea de căldură degajată de apa caldă este mai mare decât cantitatea de căldură primită de apa rece.
Partea 1
1. Capacitatea termică specifică a argintului este de 250 J/(kg °C). Ce înseamnă acest lucru?
1) când 1 kg de argint se răcește la 250 °C, se eliberează o cantitate de căldură de 1 J
2) când 250 kg de argint se răcește cu 1 °C, se eliberează o cantitate de căldură de 1 J
3) când 250 kg de argint se răcește cu 1 °C, este absorbită o cantitate de căldură de 1 J
4) când 1 kg de argint se răcește cu 1 °C, se eliberează o cantitate de căldură de 250 J
2. Capacitatea termică specifică a zincului este de 400 J/(kg °C). Înseamnă că
1) când 1 kg de zinc este încălzit la 400 °C, energia sa internă crește cu 1 J
2) când 400 kg de zinc sunt încălzite cu 1 °C, energia sa internă crește cu 1 J
3) pentru a încălzi 400 kg de zinc cu 1 °C este necesar să consumați 1 J de energie
4) când 1 kg de zinc este încălzit cu 1 °C, energia sa internă crește cu 400 J
3. La transfer corp solid masa \(m \) cantitatea de căldură \(Q \) temperatura corpului crescută cu \(\Delta t^\circ \) . Care dintre următoarele expresii determină capacitatea termică specifică a substanței acestui corp?
1) \(\frac(m\Delta t^\circ)(Q) \)
2) \(\frac(Q)(m\Delta t^\circ) \)
3) \(\frac(Q)(\Delta t^\circ) \)
4) \(Qm\Delta t^\circ \)
4. Figura prezintă un grafic al dependenței cantității de căldură necesară pentru a încălzi două corpuri (1 și 2) de aceeași masă de temperatură. Comparați valorile capacității termice specifice (\(c_1 \) și \(c_2 \) ) ale substanțelor din care sunt fabricate aceste corpuri.
1) \(c_1=c_2 \)
2) \(c_1>c_2 \)
3)\(c_1
5. Diagrama arată cantitatea de căldură transferată către două corpuri de masă egală atunci când temperatura lor se modifică cu același număr de grade. Ce relație este corectă pentru capacitățile termice specifice ale substanțelor din care sunt formate corpurile?
1) \(c_1=c_2\)
2) \(c_1=3c_2\)
3) \(c_2=3c_1\)
4) \(c_2=2c_1\)
6. Figura prezintă un grafic al temperaturii unui corp solid în funcție de cantitatea de căldură pe care o degajă. Greutate corporală 4 kg. Care este capacitatea termică specifică a substanței acestui corp?
1) 500 J/(kg °C)
2) 250 J/(kg °C)
3) 125 J/(kg °C)
4) 100 J/(kg °C)
7. La încălzirea unei substanțe cristaline care cântărește 100 g, s-a măsurat temperatura substanței și cantitatea de căldură transmisă substanței. Datele de măsurare au fost prezentate sub formă de tabel. Presupunând că pierderile de energie pot fi neglijate, determinați capacitatea termică specifică a substanței în stare solidă.
1) 192 J/(kg °C)
2) 240 J/(kg °C)
3) 576 J/(kg °C)
4) 480 J/(kg °C)
8. Pentru a încălzi 192 g de molibden cu 1 K, trebuie să îi transferați o cantitate de căldură de 48 J. Care este căldura specifică a acestei substanțe?
1) 250 J/(kg K)
2) 24 J/(kg K)
3) 4·10 -3 J/(kg K)
4) 0,92 J/(kg K)
9. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi 100 g de plumb de la 27 la 47 °C?
1) 390 J
2) 26 kJ
3) 260 J
4) 390 kJ
10. Încălzirea unei cărămizi de la 20 la 85 °C necesită aceeași cantitate de căldură ca și încălzirea apei de aceeași masă cu 13 °C. Capacitatea termică specifică a cărămizii este
1) 840 J/(kg K)
2) 21000 J/(kg K)
3) 2100 J/(kg K)
4) 1680 J/(kg K)
11. Din lista de afirmații de mai jos, selectați două dintre cele corecte și scrieți numărul lor în tabel.
1) Cantitatea de căldură pe care o primește un corp atunci când temperatura îi crește cu un anumit număr de grade este egală cu cantitatea de căldură pe care o degajă acest corp când temperatura lui scade cu același număr de grade.
2) Când o substanță se răcește, energia ei internă crește.
3) Cantitatea de căldură pe care o primește o substanță atunci când este încălzită este folosită în principal pentru a crește energia cinetică a moleculelor sale.
4) Cantitatea de căldură pe care o primește o substanță atunci când este încălzită este folosită în principal pentru a crește energia potențială de interacțiune a moleculelor sale
5) Energia internă a unui corp poate fi schimbată numai prin transmiterea unei anumite cantități de căldură acestuia
12. Tabelul prezintă rezultatele măsurătorilor de masă \(m\) , modificările de temperatură \(\Delta t\) și cantitatea de căldură \(Q\) eliberată în timpul răcirii cilindrilor din cupru sau aluminiu .
Ce afirmații corespund rezultatelor experimentului? Selectați două corecte din lista oferită. Indicați-le numerele. Pe baza măsurătorilor efectuate, se poate argumenta că cantitatea de căldură eliberată în timpul răcirii
1) depinde de substanța din care este fabricat cilindrul.
2) nu depinde de substanța din care este fabricat cilindrul.
3) crește odată cu creșterea masei cilindrului.
4) crește odată cu creșterea diferenței de temperatură.
5) capacitatea termică specifică a aluminiului este de 4 ori mai mare decât capacitatea termică specifică a staniului.
Partea 2
C1. Un corp solid care cântărește 2 kg este plasat într-un cuptor de 2 kW și începe să se încălzească. Figura arată dependența temperaturii \(t\) a acestui corp de timpul de încălzire \(\tau \) . Care este capacitatea termică specifică a substanței?
1) 400 J/(kg °C)
2) 200 J/(kg °C)
3) 40 J/(kg °C)
4) 20 J/(kg °C)
Răspunsuri
În această lecție vom învăța cum să calculăm cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un corp sau eliberată de acesta la răcire. Pentru a face acest lucru, vom rezuma cunoștințele care au fost dobândite în lecțiile anterioare.
În plus, vom învăța, folosind formula cantității de căldură, să exprimăm cantitățile rămase din această formulă și să le calculăm, cunoscând alte cantități. Se va lua în considerare și un exemplu de problemă cu o soluție pentru calcularea cantității de căldură.
Această lecție este dedicată calculării cantității de căldură atunci când un corp este încălzit sau eliberat atunci când este răcit.
Capacitatea de a calcula cantitatea necesară de căldură este foarte importantă. Acest lucru poate fi necesar, de exemplu, atunci când se calculează cantitatea de căldură care trebuie transmisă apei pentru a încălzi o cameră.
Orez. 1. Cantitatea de căldură care trebuie transmisă apei pentru a încălzi camera
Sau pentru a calcula cantitatea de căldură care este eliberată atunci când combustibilul este ars în diferite motoare:
Orez. 2. Cantitatea de căldură care se eliberează atunci când combustibilul este ars în motor
De asemenea, aceste cunoștințe sunt necesare, de exemplu, pentru a determina cantitatea de căldură care este eliberată de Soare și cade pe Pământ:
Orez. 3. Cantitatea de căldură eliberată de Soare și căzută pe Pământ
Pentru a calcula cantitatea de căldură, trebuie să știți trei lucruri (Fig. 4):
- greutatea corporală (care poate fi măsurată de obicei cu ajutorul unei cântar);
- diferența de temperatură cu care un corp trebuie să fie încălzit sau răcit (măsurată de obicei cu ajutorul unui termometru);
- capacitatea termică specifică a corpului (care poate fi determinată din tabel).
Orez. 4. Ce trebuie să știți pentru a determina
Formula prin care se calculează cantitatea de căldură arată astfel:
Următoarele cantități apar în această formulă:
Cantitatea de căldură măsurată în jouli (J);
Capacitatea termică specifică a unei substanțe se măsoară în ;
- diferența de temperatură, măsurată în grade Celsius ().
Să luăm în considerare problema calculării cantității de căldură.
Sarcină
Un pahar de cupru cu o masă de grame conține apă cu un volum de litru la o temperatură. Câtă căldură trebuie transferată unui pahar cu apă pentru ca temperatura acestuia să devină egală cu?
Orez. 5. Ilustrație a condițiilor problemei
Mai întâi notăm o condiție scurtă ( Dat) și convertiți toate cantitățile în sistemul internațional (SI).
|
Dat: |
SI |
|
|
Găsi: |
Soluţie:
Mai întâi, stabiliți ce alte cantități avem nevoie pentru a rezolva această problemă. Folosind tabelul capacității termice specifice (Tabelul 1) găsim (capacitatea termică specifică a cuprului, deoarece după condiție sticla este cupru), (capacitatea termică specifică a apei, deoarece după condiție există apă în sticlă). În plus, știm că pentru a calcula cantitatea de căldură avem nevoie de o masă de apă. Conform condiției, ni se dă doar volumul. Prin urmare, din tabel luăm densitatea apei: (Tabelul 2).
Masa 1. Capacitatea termică specifică a unor substanțe,
Masa 2. Densitățile unor lichide
Acum avem tot ce ne trebuie pentru a rezolva această problemă.
Rețineți că cantitatea finală de căldură va consta din suma cantității de căldură necesară pentru a încălzi sticla de cupru și cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi apa din el:
Să calculăm mai întâi cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un pahar de cupru:
Înainte de a calcula cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea apei, să calculăm masa de apă folosind o formulă care ne este familiară din clasa a 7-a:
Acum putem calcula:
Apoi putem calcula:
Să ne amintim ce înseamnă kilojulii. Prefixul „kilo” înseamnă 
.
Răspuns:.
Pentru comoditatea rezolvării problemelor de găsire a cantității de căldură (așa-numitele probleme directe) și a cantităților asociate acestui concept, puteți utiliza următorul tabel.
|
Cantitatea necesară |
Desemnare |
Unități |
Formula de bază |
Formula pentru cantitate |
|
Cantitatea de căldură |
SCHIMB DE CALDURA.
1. Schimb de căldură.
Schimb de căldură sau transfer de căldură este procesul de transfer a energiei interne a unui corp către altul fără a lucra.
Există trei tipuri de transfer de căldură.
1) Conductivitate termică- Acesta este schimbul de căldură între corpuri în timpul contactului lor direct.
2) Convecție- Acesta este un schimb de căldură în care căldura este transferată prin fluxuri de gaz sau lichid.
3) Radiația– Acesta este schimbul de căldură prin radiație electromagnetică.
2. Cantitatea de căldură.
Cantitatea de căldură este o măsură a modificării energiei interne a unui corp în timpul schimbului de căldură. Notat prin scrisoare Q.
Unitate pentru măsurarea cantității de căldură = 1 J.
Cantitatea de căldură primită de un corp de la un alt corp ca urmare a schimbului de căldură poate fi cheltuită pentru creșterea temperaturii (creșterea energiei cinetice a moleculelor) sau schimbarea stării de agregare (creșterea energiei potențiale).
3. Capacitatea termică specifică a substanței.
Experiența arată că cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un corp de masă m de la temperatura T 1 la temperatura T 2 este proporțională cu masa corpului m și diferența de temperatură (T 2 - T 1), adică.
Q = cm(T 2 - T 1 ) = smΔ T,
Cu se numește capacitatea termică specifică a substanței corpului încălzit.
Capacitatea termică specifică a unei substanțe este egală cu cantitatea de căldură care trebuie transmisă unui kg de substanță pentru a o încălzi cu 1 K.
Unitatea de măsură a capacității termice specifice =.
Valorile capacității termice pentru diferite substanțe pot fi găsite în tabelele fizice.
Exact aceeași cantitate de căldură Q va fi eliberată atunci când corpul este răcit de ΔT.
4.Caldura specifica de vaporizare.
Experiența arată că cantitatea de căldură necesară pentru a transforma un lichid în abur este proporțională cu masa lichidului, adică.
Q = Lm,
unde este coeficientul de proporționalitate L se numeste caldura specifica de vaporizare.
Căldura specifică de vaporizare este egală cu cantitatea de căldură necesară pentru a transforma 1 kg de lichid la punctul de fierbere în abur.
O unitate de măsură pentru căldura specifică de vaporizare.
În timpul procesului invers, condensarea aburului, căldura este eliberată în aceeași cantitate care a fost cheltuită pentru formarea aburului.
5. Căldura specifică de fuziune.
Experiența arată că cantitatea de căldură necesară pentru a transforma un solid într-un lichid este proporțională cu masa corpului, adică.
Q = λ m,
unde coeficientul de proporționalitate λ se numește căldură specifică de fuziune.
Căldura specifică de fuziune este egală cu cantitatea de căldură necesară pentru a transforma un corp solid cu o greutate de 1 kg într-un lichid la punctul de topire.
O unitate de măsură pentru căldura specifică de fuziune.
În timpul procesului invers, cristalizarea lichidului, căldura este eliberată în aceeași cantitate care a fost cheltuită la topire.
6. Căldura specifică de ardere.
Experiența arată că cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a combustibilului este proporțională cu masa combustibilului, adică.
Q = qm,
Unde coeficientul de proporționalitate q se numește căldură specifică de ardere.
Căldura specifică de ardere este egală cu cantitatea de căldură degajată în timpul arderii complete a 1 kg de combustibil.
Unitate de măsură a căldurii specifice de ardere.
7. Ecuația echilibrului termic.
Schimbul de căldură implică două sau mai multe corpuri. Unele corpuri degajă căldură, în timp ce altele o primesc. Schimbul de căldură are loc până când temperaturile corpurilor devin egale. Conform legii conservării energiei, cantitatea de căldură care este eliberată este egală cu cantitatea care este primită. Pe această bază, se scrie ecuația bilanţului termic.
Să ne uităm la un exemplu.
Un corp de masă m 1, a cărui capacitate termică este c 1, are o temperatură T 1, iar un corp de masă m 2, a cărui capacitate termică este c 2, are o temperatură T 2. Mai mult, T1 este mai mare decât T2. Aceste corpuri sunt aduse în contact. Experiența arată că un corp rece (m 2) începe să se încălzească, iar un corp fierbinte (m 1) începe să se răcească. Acest lucru sugerează că o parte din energia internă a corpului fierbinte este transferată în cel rece, iar temperaturile sunt egalizate. Să notăm temperatura totală finală cu θ. 
Cantitatea de căldură transferată de la un corp fierbinte la unul rece
Q transferat. = c 1 m 1 (T 1 – θ )
Cantitatea de căldură primită de un corp rece de la unul cald
Q primit. = c 2 m 2 (θ – T 2 )
Conform legii conservării energiei Q transferat. = Q primit., adică
c 1 m 1 (T 1 – θ )= c 2 m 2 (θ – T 2 )
Să deschidem parantezele și să exprimăm valoarea temperaturii totale la starea de echilibru θ.
În acest caz, obținem valoarea temperaturii θ în kelvins.
Totuși, deoarece Q este trecut în expresii. iar Q este primit. este diferența dintre două temperaturi și este aceeași atât în Kelvin, cât și în grade Celsius, atunci calculul poate fi efectuat în grade Celsius. Apoi
În acest caz, obținem valoarea temperaturii θ în grade Celsius.
Egalizarea temperaturilor ca rezultat al conductivității termice poate fi explicată pe baza teoriei cinetice moleculare ca schimbul de energie cinetică între molecule la ciocnirea în procesul mișcării haotice termice.
Acest exemplu poate fi ilustrat cu un grafic. 
Alături de energia mecanică, orice corp (sau sistem) are energie internă. Energia internă este energia repausului. Constă în mișcarea haotică termică a moleculelor care alcătuiesc corpul, energia potențială a aranjamentului lor reciproc, energia cinetică și potențială a electronilor din atomi, nucleonilor din nuclee și așa mai departe.
În termodinamică, este important să se cunoască nu valoarea absolută a energiei interne, ci schimbarea acesteia.
În procesele termodinamice, se modifică doar energia cinetică a moleculelor în mișcare (energia termică nu este suficientă pentru a schimba structura unui atom, cu atât mai puțin a unui nucleu). Prin urmare, de fapt sub energie internăîn termodinamică ne referim la energie haotică termică mișcări moleculare.
Energie interna U un mol de gaz ideal este egal cu:
Prin urmare, energia internă depinde doar de temperatură. Energia internă U este o funcție a stării sistemului, indiferent de fundal.
Este clar că în cazul general, un sistem termodinamic poate avea atât energie internă, cât și energie mecanică, iar diferite sisteme pot face schimb de aceste tipuri de energie.
schimb valutar energie mecanică caracterizat prin perfect lucrarea A,și schimbul de energie internă - cantitatea de căldură transferată Q.
De exemplu, iarna aruncai o piatră fierbinte în zăpadă. Datorită rezervei de energie potențială, s-a făcut lucru mecanic pentru comprimarea zăpezii, iar din cauza rezervei de energie internă zăpada s-a topit. Dacă piatra era rece, adică. Dacă temperatura pietrei este egală cu temperatura mediului, atunci se va lucra numai, dar nu va exista nici un schimb de energie internă.
Deci, munca și căldura nu sunt forme speciale de energie. Nu putem vorbi de rezerva de caldura sau de munca. Acest măsura transferului alt sistem de energie mecanică sau internă. Putem vorbi despre rezerva acestor energii. În plus, energia mecanică poate fi transformată în energie termică și invers. De exemplu, dacă loviți o nicovală cu un ciocan, atunci după un timp ciocanul și nicovala se vor încălzi (acesta este un exemplu disipare energie).
Putem da mai multe exemple de transformare a unei forme de energie în alta.
Experiența arată că, în toate cazurile, Transformarea energiei mecanice în energie termică și invers are loc întotdeauna în cantități strict echivalente. Aceasta este esența primei legi a termodinamicii, care decurge din legea conservării energiei.
Cantitatea de căldură transmisă corpului crește energia internă și efectuează lucrări asupra corpului:
| , | (4.1.1) |
- Asta e prima lege a termodinamicii , sau legea conservării energiei în termodinamică.
Regula semnului: dacă căldura este transferată din mediu acest sistem, iar dacă sistemul efectuează lucrări asupra corpurilor înconjurătoare, în acest caz . Luând în considerare regula semnului, prima lege a termodinamicii poate fi scrisă astfel:
În această expresie U– funcția de stare a sistemului; d U este diferența sa totală și δ Qşi δ A ei nu sunt. În fiecare stare, sistemul are o anumită și numai această valoare a energiei interne, deci putem scrie:
 ,
|
Este important să rețineți că căldura Q si munca A depinde de modul în care se realizează trecerea de la starea 1 la starea 2 (izohoric, adiabatic etc.) și de energia internă U nu depinde. În același timp, nu se poate spune că sistemul are o anumită valoare a căldurii și a lucrului pentru o anumită stare.
Din formula (4.1.2) rezultă că cantitatea de căldură este exprimată în aceleași unități ca și munca și energia, adică. în jouli (J).
De o importanță deosebită în termodinamică sunt procesele circulare sau ciclice în care un sistem, după ce trece printr-o serie de stări, revine la starea inițială. Figura 4.1 prezintă procesul ciclic 1– A–2–b–1, în timp ce lucrarea A a fost făcută.
Orez. 4.1
Deoarece U este o funcție de stat, atunci
| (4.1.3) |
Acest lucru este valabil pentru orice funcție de stat.
Dacă atunci conform primei legi a termodinamicii, i.e. Este imposibil să construiești un motor care funcționează periodic, care să efectueze mai multă muncă decât cantitatea de energie care i-a fost transmisă din exterior. Cu alte cuvinte, o mașină cu mișcare perpetuă de primul fel este imposibilă. Aceasta este una dintre formulările primei legi a termodinamicii.
Trebuie remarcat faptul că prima lege a termodinamicii nu indică în ce direcție au loc procesele de schimbare a stării, ceea ce este unul dintre deficiențele sale.
