[ незарегистрированный пользователь ]
Проверялка   Факультатив   Лабораторки   Задачки   Вычислялки   Рассуждалки   Тестилки  

Учебники по темам:     01   02   03   04   05   06   07   08   09   10   11   12   13   14   15

      Тема 06. Введение в термодинамику      

 

«««  [ ]  »»»
 
  § 06-в. Количество теплоты и калориметр    

 
 

В этом параграфе мы изучим несколько новых терминов. Определим их. Теплообмен – это явление перехода внутренней энергии одного тела во внутреннюю энергию другого тела без совершения механической работы. Количество теплоты – это энергия, перешедшая от одного тела к другому при теплообмене.

      _?_

На рисунке показан калориметр – прибор для измерения количества теплоты. Простейший калориметр состоит из двух стаканов: внутреннего алюминиевого и внешнего пластмассового, которые разделены воздушным промежутком.

Рассмотрим пример. Во внутренний стакан нальём 100 г воды. Измерим её температуру: 20 °С. Погрузим в воду горячее тело – металлический цилиндрик. Внутри калориметра начнётся теплообмен, и некоторое количество теплоты перейдёт от цилиндрика к воде, в результате чего её температура повысится (см. рисунок). Вычислим изменение температуры воды:

Δt°воды   =   60 °С – 20 °С   =   40 °С .

Зная, что масса воды 100 г, инженер-теплотехник скажет: вода получила 100 г · 40 °С = 4000 калорий теплоты. В отличие от теплотехники, в физике количество теплоты выражают в джоулях (как и любую другую энергию). Для этого применяют специальную формулу:

            Q = c·m·Δ            

Q – количество теплоты, Дж
с – удельная теплоёмкость, Дж/(кг°С)
m – масса тела или вещества, кг
Δ – изменение температуры тела, °С

Удельная теплоёмкость вещества – физическая величина, показывающая количество теплоты, необходимое для изменения температуры 1 кг этого вещества на 1 °С.

Используя таблицу (см. далее), легко подсчитать, что вода внутри калориметра получила от цилиндрика 16,8 кДж теплоты:

Qводы   =   4200 Дж/(кг°С) · 0,1 кг · 40 °С   =   16800 Дж .

  1. Теплообмен между телами всегда происходит ...
  2. Количеством теплоты в физике называется ...
  3. Калориметр является физическим прибором ...
  4. В нашем примере в калориметр налито ...
  5. Погружение в воду горячего тела приведёт к тому, что ...
  6. С помощью этого равенства: 60 °С – 20 °С = 40 °С мы ...
  7. В физике, как и любую другую энергию, ...
  8. Символ «Q» в формуле в рамке обозначает ...
  9. Наряду с массой и удельной теплоёмкостью, в формуле есть ...
  10. Что показывает удельная теплоёмкость вещества?
 
 

 
 

 
 

 
 
 

Формулу Q = cmΔt° применяют не только в том случае, когда вещество нагревается. Её также используют для подсчёта количества теплоты, которое отдают охлаждающиеся тела. Например, вода внутри отопительных батарей в квартире или классе.

Удельные теплоёмкости всех веществ измерены и занесены в специальные таблицы. Например, для воды в жидком состоянии с = 4200 Дж/(кг°С). Это значение показывает, что для нагревания 1 кг воды на 1 °С потребуется 4200 Дж теплоты. Можно сказать и иначе: каждый килограмм воды, остывая на 1 °С, отдаёт окружающим телам 4200 Дж тепловой энергии.

Удельные теплоёмкости некоторых веществ, Дж/(кг°С)
Алюминий 920   Вода 4200
Железо 460 Лёд 2100
Латунь 400 Масло подсолн. 1700

      _?_

Поясним, почему в определении теплообмена присутствуют слова «без совершения механической работы». Вспомним, что в § 5-е мы рассмотрели опыт с манометром и горячей гирей. Тогда внутренняя энергия гири уменьшалась. Часть этой энергии превращалась в механическую работу – удлинялся «столбик» жидкости в манометре. В опыте с калориметром внутренняя энергия цилиндрика также уменьшалась. Однако теперь она превращалась во внутреннюю энергию воды без совершения работы (см. рисунок; для наглядности цилиндрик изображён вне калориметра).

Калориметрические измерения показывают, что теплообмен всегда протекает так, что убыль внутренней энергии одних тел сопровождается таким же приращением внутренней энергии других тел, участвующих в теплообмене. Это – одно из проявлений закона сохранения и превращения энергии.

  1. Формулу Q = c·m·Δt° применяют также и в случае ...
  2. Откуда мы знаем, что для воды: с = 4200 Дж/(кг°С)?
  3. Удельная теплоёмкость воды 4,2 кДж/(кг°С) означает: ...
  4. Физическим синонимом этой фразы будет следующая: ...
  5. Наибольшую удельную теплоёмкость из твёрдых тел в таблице имеет ...
  6. В абзаце ниже таблицы мы дополнительно уточняем, ...
  7. В опыте с калориметром внутренняя энергия цилиндрика, уменьшаясь, ...
  8. На рисунке ниже таблицы художником с целью ...
  9. Какая закономерность проявляется в калориметрических измерениях?
  10. Эта закономерность является частным случаем ...
 
 

 
 

Физика.ru   •   Клуб для учителей физики, учащихся 7-9 классов и их родителей