So ermitteln Sie die Gesamtwärmemenge. Hausaufgaben überprüfen. Beispiele für Problemlösungen

In der Praxis werden häufig thermische Berechnungen eingesetzt. Beispielsweise muss beim Bau von Gebäuden berücksichtigt werden, wie viel Wärme das gesamte Heizsystem an das Gebäude abgeben soll. Sie sollten auch wissen, wie viel Wärme durch Fenster, Wände und Türen in die Umgebung entweicht.

Wir zeigen anhand von Beispielen, wie man einfache Berechnungen durchführt.

Sie müssen also herausfinden, wie viel Wärme das Kupferteil beim Erhitzen aufgenommen hat. Seine Masse betrug 2 kg und die Temperatur stieg von 20 auf 280 °C. Zunächst ermitteln wir anhand von Tabelle 1 die spezifische Wärmekapazität von Kupfer mit m = 400 J/kg °C. Das bedeutet, dass das Erhitzen eines Kupferteils mit einem Gewicht von 1 kg um 1 °C 400 J erfordert. Um ein Kupferteil mit einem Gewicht von 2 kg um 1 °C zu erhitzen, ist die erforderliche Wärmemenge doppelt so hoch – 800 J. Die Temperatur des Kupfers Der Wärmeanteil muss um mehr als 1 °C erhöht werden, und bei 260 °C bedeutet dies, dass 260-mal mehr Wärme benötigt wird, also 800 J 260 = 208.000 J.

Wenn wir die Masse als m bezeichnen, die Differenz zwischen der Endtemperatur (t 2) und der Anfangstemperatur (t 1) – t 2 – t 1, erhalten wir eine Formel zur Berechnung der Wärmemenge:

Q = cm(t 2 - t 1).

Beispiel 1. Ein 5 kg schwerer Eisenkessel wird mit 10 kg Wasser gefüllt. Wie viel Wärme muss mit Wasser an den Kessel übertragen werden, um dessen Temperatur von 10 auf 100 °C zu ändern?

Bei der Lösung des Problems muss berücksichtigt werden, dass sich beide Körper – der Kessel und das Wasser – gemeinsam erhitzen. Zwischen ihnen findet ein Wärmeaustausch statt. Ihre Temperaturen können als gleich angesehen werden, d. h. die Temperatur des Kessels und des Wassers ändert sich um 100 °C – 10 °C = 90 °C. Die vom Kessel und vom Wasser aufgenommene Wärmemenge wird jedoch nicht gleich sein. Schließlich sind ihre Massen und spezifischen Wärmekapazitäten unterschiedlich.

Wasser in einem Topf erhitzen

Beispiel 2. Wir haben 0,8 kg schweres Wasser mit einer Temperatur von 25 °C und 100 °C warmes Wasser mit einem Gewicht von 0,2 kg gemischt. Die Temperatur der resultierenden Mischung wurde gemessen und es stellte sich heraus, dass sie 40 °C betrug. Berechnen Sie, wie viel Wärme das heiße Wasser beim Abkühlen abgibt und wie viel kaltes Wasser beim Erhitzen aufgenommen wird. Vergleichen Sie diese Wärmemengen.

Schreiben wir die Bedingungen des Problems auf und lösen es.

Wir sehen, dass die von heißem Wasser abgegebene Wärmemenge und die von kaltem Wasser aufgenommene Wärmemenge gleich sind. Dies ist kein zufälliges Ergebnis. Die Erfahrung zeigt, dass bei einem Wärmeaustausch zwischen Körpern die innere Energie aller Heizkörper um den gleichen Betrag zunimmt, wie die innere Energie der Kühlkörper abnimmt.

Bei Versuchen stellt sich meist heraus, dass die von heißem Wasser abgegebene Energie größer ist als die von kaltem Wasser aufgenommene Energie. Dies erklärt sich dadurch, dass ein Teil der Energie an die Umgebungsluft und ein Teil an das Gefäß übertragen wird, in dem das Wasser gemischt wurde. Die Gleichheit der abgegebenen und empfangenen Energie wird umso genauer sein, je weniger Energieverluste im Experiment zugelassen werden. Wenn Sie diese Verluste berechnen und berücksichtigen, ist die Gleichheit genau.

Fragen

1. Was müssen Sie wissen, um die Wärmemenge zu berechnen, die ein Körper beim Erhitzen aufnimmt?
2. Erklären Sie anhand eines Beispiels, wie die Wärmemenge berechnet wird, die einem Körper beim Erhitzen zugeführt oder beim Abkühlen abgegeben wird.
3. Schreiben Sie eine Formel zur Berechnung der Wärmemenge.
4. Welche Schlussfolgerung lässt sich aus dem Experiment der Mischung von kaltem und heißem Wasser ziehen? Warum sind diese Energien in der Praxis nicht gleich?

Übung 8

1. Wie viel Wärme ist nötig, um 0,1 kg Wasser um 1 °C zu erhitzen?
2. Berechnen Sie die Wärmemenge, die erforderlich ist, um Folgendes zu erhitzen: a) ein Gusseisen mit einem Gewicht von 1,5 kg, um seine Temperatur um 200 °C zu ändern; b) ein 50 g schwerer Aluminiumlöffel bei 20 bis 90 °C; c) ein gemauerter Kamin mit einem Gewicht von 2 Tonnen bei 10 bis 40 °C.
3. Wie viel Wärme wurde beim Abkühlen von Wasser mit einem Volumen von 20 Litern freigesetzt, wenn sich die Temperatur von 100 auf 50 °C änderte?

In dieser Lektion lernen wir, wie man die Wärmemenge berechnet, die zum Erhitzen eines Körpers erforderlich ist oder von ihm beim Abkühlen abgegeben wird. Dazu fassen wir das in den vorangegangenen Lektionen erworbene Wissen zusammen.

Darüber hinaus lernen wir, anhand der Wärmemengenformel die aus dieser Formel verbleibenden Mengen auszudrücken und in Kenntnis anderer Größen zu berechnen. Es wird auch ein Beispiel für ein Problem mit einer Lösung zur Berechnung der Wärmemenge betrachtet.

In dieser Lektion geht es um die Berechnung der Wärmemenge, die ein Körper beim Erhitzen bzw. beim Abkühlen abgibt.

Die Fähigkeit, die benötigte Wärmemenge zu berechnen, ist sehr wichtig. Dies kann beispielsweise bei der Berechnung der Wärmemenge erforderlich sein, die dem Wasser zum Heizen eines Raums zugeführt werden muss.

Reis. 1. Die Wärmemenge, die dem Wasser zugeführt werden muss, um den Raum zu erwärmen

Oder um die Wärmemenge zu berechnen, die bei der Kraftstoffverbrennung in verschiedenen Motoren freigesetzt wird:

Reis. 2. Die Wärmemenge, die bei der Verbrennung von Kraftstoff im Motor freigesetzt wird

Dieses Wissen wird beispielsweise auch benötigt, um die Wärmemenge zu bestimmen, die von der Sonne abgegeben wird und auf die Erde fällt:

Reis. 3. Die von der Sonne abgegebene und auf die Erde fallende Wärmemenge

Um die Wärmemenge zu berechnen, müssen Sie drei Dinge wissen (Abb. 4):

• Körpergewicht (das normalerweise mit einer Waage gemessen werden kann);
• die Temperaturdifferenz, um die ein Körper erwärmt oder gekühlt werden muss (normalerweise gemessen mit einem Thermometer);
• spezifische Wärmekapazität des Körpers (die aus der Tabelle ermittelt werden kann).

Reis. 4. Was Sie zur Bestimmung wissen müssen

Die Formel zur Berechnung der Wärmemenge sieht folgendermaßen aus:

In dieser Formel kommen folgende Größen vor:

Die in Joule (J) gemessene Wärmemenge;

Die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes wird gemessen in;

- Temperaturunterschied, gemessen in Grad Celsius ().

Betrachten wir das Problem der Berechnung der Wärmemenge.

Aufgabe

Ein Kupferglas mit einer Masse von Gramm enthält Wasser mit einem Litervolumen bei einer Temperatur. Wie viel Wärme muss auf ein Glas Wasser übertragen werden, damit seine Temperatur gleich wird?

Reis. 5. Darstellung der Problembedingungen

Zuerst schreiben wir eine kurze Bedingung auf ( Gegeben) und alle Größen in das Internationale System (SI) umrechnen.

Lösung:

Bestimmen Sie zunächst, welche anderen Größen wir zur Lösung dieses Problems benötigen. Mithilfe der Tabelle der spezifischen Wärmekapazität (Tabelle 1) ermitteln wir (spezifische Wärmekapazität von Kupfer, da das Glas bedingt aus Kupfer besteht), (spezifische Wärmekapazität von Wasser, da sich bedingt Wasser im Glas befindet). Darüber hinaus wissen wir, dass wir zur Berechnung der Wärmemenge eine Wassermasse benötigen. Je nach Bedingung erhalten wir nur die Lautstärke. Daher entnehmen wir der Tabelle die Dichte von Wasser: (Tabelle 2).

Tisch 1. Spezifische Wärmekapazität einiger Stoffe,

Tisch 2. Dichten einiger Flüssigkeiten

Jetzt haben wir alles, was wir brauchen, um dieses Problem zu lösen.

Beachten Sie, dass sich die endgültige Wärmemenge aus der Summe der Wärmemenge, die zum Erhitzen des Kupferglases erforderlich ist, und der Wärmemenge, die zum Erhitzen des Wassers darin erforderlich ist, zusammensetzt:

Berechnen wir zunächst die Wärmemenge, die zum Erhitzen eines Kupferglases erforderlich ist:

Bevor wir die zum Erhitzen von Wasser erforderliche Wärmemenge berechnen, berechnen wir die Wassermasse mit einer Formel, die uns aus der 7. Klasse bekannt ist:

Jetzt können wir berechnen:

Dann können wir berechnen:

Erinnern wir uns daran, was Kilojoule bedeuten. Das Präfix „Kilo“ bedeutet .

Antwort:.

Um die Probleme bei der Ermittlung der Wärmemenge (die sogenannten direkten Probleme) und der mit diesem Konzept verbundenen Mengen einfacher zu lösen, können Sie die folgende Tabelle verwenden.

Zusammenfassung des Plans

Offener Physikunterricht in der 8. Klasse „E“

Städtische Bildungseinrichtung, Turnhalle Nr. 77 der Stadt. Toljatti

Physik Lehrer

Ivanova Maria Konstantinowna

Unterrichtsthema:

Lösung von Problemen zur Berechnung der Wärmemenge, die zum Erhitzen eines Körpers erforderlich ist oder von ihm beim Abkühlen abgegeben wird.

Das Datum des:

Der Zweck der Lektion:

praktische Fähigkeiten zur Berechnung der zum Heizen erforderlichen und beim Abkühlen freigesetzten Wärmemenge entwickeln;

Zählfähigkeiten entwickeln, logische Fähigkeiten bei der Analyse der Problemdarstellung verbessern, qualitative und rechnerische Probleme lösen;

Entwickeln Sie die Fähigkeit, zu zweit zu arbeiten, respektieren Sie die Meinung Ihres Gegners und verteidigen Sie Ihren Standpunkt und seien Sie vorsichtig bei der Vorbereitung von Problemen in der Physik.

Unterrichtsausrüstung:

Computer, Projektor, Präsentation zum Thema (Anhang Nr. 1), Materialien aus einer einheitlichen Sammlung digitaler Bildungsressourcen.

Unterrichtsart:

Probleme lösen.

„Stecken Sie Ihren Finger in die Flamme eines Streichholzes, und Sie werden ein Gefühl erleben, das weder im Himmel noch auf Erden seinesgleichen hat; Allerdings war alles, was passierte, einfach eine Folge der Kollisionen von Molekülen.“

J. Wheeler

Während des Unterrichts:

Zeit organisieren

Begrüßung der Studierenden.

Überprüfung abwesender Studierender.

Kommunizieren Sie das Thema und die Ziele der Lektion.

Hausaufgaben überprüfen.

1.Frontalvermessung

Wie groß ist die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes? (Folie Nr. 1)

Was ist die Einheit der spezifischen Wärmekapazität eines Stoffes?

Warum gefrieren Gewässer langsam? Warum verschwindet das Eis von Flüssen und insbesondere Seen lange Zeit nicht, obwohl das Wetter schon lange warm ist?

Warum ist es an der Schwarzmeerküste des Kaukasus auch im Winter recht warm?

Warum kühlen viele Metalle viel schneller ab als Wasser? (Folie Nr. 2)

2. Individuelle Befragung (Karten mit mehrstufigen Aufgaben für mehrere Schüler)

Ein neues Thema studieren.

1. Wiederholung des Konzepts der Wärmemenge.

Wärmemenge- ein quantitatives Maß für die Änderung der inneren Energie während der Wärmeübertragung.

Die vom Körper aufgenommene Wärmemenge gilt als positiv, die abgegebene Wärmemenge als negativ. Der Ausdruck „Der Körper verfügt über eine bestimmte Wärmemenge“ oder „Der Körper enthält (speichert) eine bestimmte Wärmemenge“ ergibt keinen Sinn. Die Wärmemenge kann in jedem Prozess aufgenommen oder abgegeben werden, sie kann jedoch nicht besessen werden.

Beim Wärmeaustausch an der Grenze zwischen Körpern kommt es zur Wechselwirkung sich langsam bewegender Moleküle eines kalten Körpers mit sich schnell bewegenden Molekülen eines heißen Körpers. Dadurch gleichen sich die kinetischen Energien der Moleküle an und die Geschwindigkeiten der Moleküle eines kalten Körpers erhöhen sich, die eines heißen Körpers verringern sich.

Beim Wärmeaustausch wird Energie nicht von einer Form in eine andere umgewandelt, sondern ein Teil der inneren Energie des heißen Körpers wird auf den kalten Körper übertragen.

2. Wärmeformel.

Lassen Sie uns eine Arbeitsformel ableiten, um Probleme bei der Berechnung der Wärmemenge zu lösen: Q = cm ( T 2 - T 1 ) - Schreiben an die Tafel und in Notizbücher.

Wir finden heraus, dass die Menge an Wärme, die ein Körper abgibt oder aufnimmt, von der Anfangstemperatur des Körpers, seiner Masse und seiner spezifischen Wärmekapazität abhängt.

In der Praxis werden häufig thermische Berechnungen eingesetzt. Beispielsweise muss beim Bau von Gebäuden berücksichtigt werden, wie viel Wärme das gesamte Heizsystem an das Gebäude abgeben soll. Sie sollten auch wissen, wie viel Wärme durch Fenster, Wände und Türen in die Umgebung entweicht.

3 . Abhängigkeit der Wärmemenge von verschiedenen Größen . (Folien Nr. 3, Nr. 4, Nr. 5, Nr. 6)

4 . Spezifische Wärme (Folie Nr. 7)

5. Einheiten zur Messung der Wärmemenge (Folie Nr. 8)

6. Ein Beispiel für die Lösung eines Problems zur Berechnung der Wärmemenge (Folie Nr. 10)

7. Lösung von Problemen zur Berechnung der Wärmemenge auf der Platine und in Notebooks

Wir finden auch heraus, dass bei einem Wärmeaustausch zwischen Körpern die innere Energie aller Heizkörper um den gleichen Betrag zunimmt, wie die innere Energie der Kühlkörper abnimmt. Dazu verwenden wir ein Beispiel einer gelösten Aufgabe aus § 9 des Lehrbuchs.

Dynamische Pause.

IV. Konsolidierung des untersuchten Materials.

1. Fragen zur Selbstkontrolle (Folie Nr. 9)

2. Qualitätsprobleme lösen:

Warum ist es in Wüsten tagsüber heiß, aber nachts sinkt die Temperatur unter 0°C? (Sand hat eine geringe spezifische Wärmekapazität, sodass er sich schnell erwärmt und abkühlt.)

Ein Stück Blei und ein Stück Stahl gleicher Masse wurden gleich oft mit einem Hammer geschlagen. Welches Stück wurde heißer? Warum? (Das Bleistück erwärmt sich stärker, da die spezifische Wärme des Bleis geringer ist.)

Warum heizen Eisenöfen einen Raum schneller auf als Ziegelöfen, bleiben aber nicht so lange warm? (Die spezifische Wärmekapazität von Kupfer ist geringer als die von Ziegeln.)

Gleiche Wärmemengen wurden auf Kupfer- und Stahlgewichte gleicher Masse übertragen. Welches Gewicht verändert die Temperatur am stärksten? (Für Kupfer, weil Die spezifische Wärmekapazität von Kupfer ist geringer.)

Was verbraucht mehr Energie: Erhitzen von Wasser oder Erhitzen einer Aluminiumpfanne, wenn ihre Massen gleich sind? (Zum Erhitzen von Wasser, da die spezifische Wärmekapazität von Wasser groß ist.)

Wie Sie wissen, hat Eisen eine höhere spezifische Wärmekapazität als Kupfer. Folglich hätte eine Fingerspitze aus Eisen einen größeren Vorrat an innerer Energie als dieselbe Spitze aus Kupfer, wenn ihre Massen und Temperaturen gleich wären. Warum besteht die Lötkolbenspitze trotzdem aus Kupfer? (Kupfer hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit.)

Es ist bekannt, dass die Wärmeleitfähigkeit von Metall viel größer ist als die Wärmeleitfähigkeit von Glas. Warum bestehen Kalorimeter dann aus Metall und nicht aus Glas? (Das Metall hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine geringe spezifische Wärmekapazität, wodurch sich die Temperatur im Inneren des Kalorimeters schnell ausgleicht und nur wenig Wärme für die Erwärmung aufgewendet wird. Darüber hinaus ist die Strahlung von Metall viel geringer als die von Glas, was den Wärmeverlust verringert.)

Es ist bekannt, dass lockerer Schnee den Boden gut vor dem Einfrieren schützt, da er viel Luft enthält, die ein schlechter Wärmeleiter ist. Aber auch an den Boden, der nicht mit Schnee bedeckt ist, grenzen Luftschichten an. Warum gefriert es in diesem Fall nicht sehr stark? (Die Luft ist in Kontakt mit dem nicht schneebedeckten Boden ständig in Bewegung und vermischt. Diese bewegte Luft entzieht dem Boden Wärme und erhöht die Verdunstung von Feuchtigkeit aus dem Boden. Die zwischen den Schneepartikeln befindliche Luft ist inaktiv und schützt als schlechter Wärmeleiter den Boden vor dem Einfrieren.)

3. Berechnungsprobleme lösen

Die ersten beiden Aufgaben werden von hochmotivierten Studierenden an der Tafel in gemeinsamer Diskussion gelöst. Wir finden die richtigen Lösungsansätze für das Denken und Konzipieren von Problemlösungen.

Aufgabe Nr. 1.

Beim Erhitzen eines Kupferstücks von 20 °C auf 170 °C wurden 140.000 J Wärme verbraucht. Bestimmen Sie die Masse von Kupfer.

Aufgabe Nr. 2

Wie groß ist die spezifische Wärmekapazität einer Flüssigkeit, wenn 150.000 J nötig wären, um 2 Liter davon um 20 °C zu erhitzen? Die Dichte der Flüssigkeit beträgt 1,5 g/cm³

Die Studierenden finden zu zweit Antworten auf folgende Aufgaben:

Aufgabe Nr. 3.

Zwei Kupferkugeln mit der Masse m Ö und 4m Ö so erhitzt, dass beide Kugeln die gleiche Wärmemenge erhalten. Gleichzeitig erwärmte sich die große Kugel um 5°C. Wie stark erwärmte sich die Kugel mit kleinerer Masse?

Aufgabe Nr. 4.

Welche Wärmemenge wird freigesetzt, wenn 4 m³ Eis von 10°C auf – 40°C abgekühlt werden?

Aufgabe Nr. 5.

In welchem ​​Fall ist eine größere Wärmemenge erforderlich, um zwei Stoffe zu erhitzen, wenn die Erwärmung der beiden Stoffe den gleichen ∆ hat? T 1 = ∆T 2 Die erste Substanz ist ein Ziegelstein mit einer Masse von 2 kg und c = 880 J/kg ∙ °C und Messing – einer Masse von 2 kg und c = 400 J/kg ∙ °C

Aufgabe Nr. 6.

Ein Stahlblock mit einer Masse von 4 kg wird erhitzt. Dabei wurden 200.000 J Wärme verbraucht. Bestimmen Sie die endgültige Körpertemperatur, wenn die Anfangstemperatur vorhanden ist T 0 = 10°C

Wenn Studierende selbstständig Probleme lösen, tauchen natürlich Fragen auf. Wir besprechen gemeinsam die am häufigsten gestellten Fragen. Die Fragen, die privater Natur sind, werden individuell beantwortet.

Betrachtung. Zeichen setzen.

Lehrer: Also, Leute, was habt ihr heute im Unterricht gelernt und was habt ihr Neues gelernt?

Beispielantworten von Schülern :

Wir haben Fähigkeiten zur Lösung qualitativer und rechnerischer Probleme zum Thema „Berechnung der zur Erwärmung des Körpers erforderlichen und beim Abkühlen freigesetzten Wärmemenge“ entwickelt.

Wir haben in der Praxis gesehen, wie sich Fächer wie Physik und Mathematik überschneiden und miteinander verbunden sind.

Hausaufgaben:

Lösen Sie die Aufgaben Nr. 1024, 1025 aus der Aufgabensammlung von V.I. Lukashik, E.V. Ivanova.

Überlegen Sie sich selbstständig ein Problem, um die Wärmemenge zu berechnen, die zum Erhitzen eines Körpers erforderlich ist oder von ihm beim Abkühlen abgegeben wird.

Bekanntlich kommt es bei verschiedenen mechanischen Prozessen zu einer Änderung der mechanischen Energie W meh. Ein Maß für die Änderung der mechanischen Energie ist die Arbeit der auf das System ausgeübten Kräfte:

\(~\Delta W_(meh) = A.\)

Beim Wärmeaustausch kommt es zu einer Veränderung der inneren Energie des Körpers. Ein Maß für die Änderung der inneren Energie bei der Wärmeübertragung ist die Wärmemenge.

Wärmemenge ist ein Maß für die Veränderung der inneren Energie, die ein Körper während des Wärmeaustauschprozesses aufnimmt (oder abgibt).

Somit charakterisieren sowohl Arbeit als auch Wärmemenge die Energieänderung, sind aber nicht identisch mit Energie. Sie charakterisieren nicht den Zustand des Systems selbst, sondern bestimmen den Prozess des Energieübergangs von einem Typ zum anderen (von einem Körper zum anderen), wenn sich der Zustand ändert, und hängen maßgeblich von der Art des Prozesses ab.

Der Hauptunterschied zwischen Arbeit und Wärmemenge besteht darin, dass Arbeit den Prozess der Veränderung der inneren Energie eines Systems charakterisiert, begleitet von der Umwandlung von Energie von einer Art in eine andere (von mechanisch in intern). Die Wärmemenge charakterisiert den Prozess der Übertragung innerer Energie von einem Körper auf einen anderen (von stärker erhitzt zu weniger erhitzt), ohne dass es zu Energieumwandlungen kommt.

Die Erfahrung zeigt, dass die Wärmemenge, die zum Erhitzen einer Körpermasse erforderlich ist M auf Temperatur T 1 auf Temperatur T 2, berechnet nach der Formel

\(~Q = cm (T_2 - T_1) = cm \Delta T, \qquad (1)\)

Wo C- spezifische Wärmekapazität des Stoffes;

\(~c = \frac(Q)(m (T_2 - T_1)).\)

Die SI-Einheit der spezifischen Wärmekapazität ist Joule pro Kilogramm Kelvin (J/(kg K)).

Spezifische Wärme C ist numerisch gleich der Wärmemenge, die einem 1 kg schweren Körper zugeführt werden muss, um ihn um 1 K zu erwärmen.

Wärmekapazität Körper C T ist numerisch gleich der Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Körpertemperatur um 1 K zu ändern:

\(~C_T = \frac(Q)(T_2 - T_1) = cm.\)

Die SI-Einheit der Wärmekapazität eines Körpers ist Joule pro Kelvin (J/K).

Um eine Flüssigkeit bei konstanter Temperatur in Dampf umzuwandeln, muss eine gewisse Wärmemenge aufgewendet werden

\(~Q = Lm, \qquad (2)\)

Wo L- spezifische Verdampfungswärme. Bei der Kondensation von Dampf wird die gleiche Wärmemenge freigesetzt.

Um einen kristallinen Körper wiegen zu schmelzen M Am Schmelzpunkt muss der Körper die Wärmemenge abgeben

\(~Q = \lambda m, \qquad (3)\)

Wo λ - spezifische Schmelzwärme. Wenn ein Körper kristallisiert, wird die gleiche Wärmemenge freigesetzt.

Die bei der vollständigen Verbrennung einer Brennstoffmasse freigesetzte Wärmemenge M,

\(~Q = qm, \qquad (4)\)

Wo Q- spezifische Verbrennungswärme.

Die SI-Einheit der spezifischen Verdampfungs-, Schmelz- und Verbrennungswärme ist Joule pro Kilogramm (J/kg).

Literatur

Aksenovich L. A. Physik in der Sekundarschule: Theorie. Aufgaben. Tests: Lehrbuch. Zuschuss für Einrichtungen der Allgemeinbildung. Umwelt, Bildung / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - S. 154-155.

WÄRMEAUSTAUSCH.

1. Wärmeaustausch.

Wärmeaustausch oder Wärmeübertragung ist der Prozess der Übertragung der inneren Energie eines Körpers auf einen anderen, ohne Arbeit zu leisten.

Es gibt drei Arten der Wärmeübertragung.

1) Wärmeleitfähigkeit- Dies ist der Wärmeaustausch zwischen Körpern während ihres direkten Kontakts.

2) Konvektion- Dies ist ein Wärmeaustausch, bei dem Wärme durch Gas- oder Flüssigkeitsströme übertragen wird.

3) Strahlung– Das ist Wärmeaustausch durch elektromagnetische Strahlung.

2. Wärmemenge.

Die Wärmemenge ist ein Maß für die Veränderung der inneren Energie eines Körpers beim Wärmeaustausch. Mit dem Buchstaben gekennzeichnet Q.

Einheit zur Messung der Wärmemenge = 1 J.

Die Wärmemenge, die ein Körper durch den Wärmeaustausch von einem anderen Körper erhält, kann zur Temperaturerhöhung (Erhöhung der kinetischen Energie von Molekülen) oder zur Änderung des Aggregatzustands (Erhöhung der potentiellen Energie) aufgewendet werden.

3. Spezifische Wärmekapazität des Stoffes.

Die Erfahrung zeigt, dass die Wärmemenge, die erforderlich ist, um einen Körper der Masse m von der Temperatur T 1 auf die Temperatur T 2 zu erhitzen, proportional zur Masse des Körpers m und der Temperaturdifferenz (T 2 - T 1) ist, d.h.

Q = cm(T 2 - T 1 ) = sMΔ T,

Mit nennt man die spezifische Wärmekapazität der Substanz des erhitzten Körpers.

Die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes ist gleich der Wärmemenge, die 1 kg des Stoffes zugeführt werden muss, um ihn um 1 K zu erhitzen.

Maßeinheit der spezifischen Wärmekapazität =.

Die Wärmekapazitätswerte für verschiedene Stoffe finden Sie in physikalischen Tabellen.

Genau die gleiche Wärmemenge Q wird freigesetzt, wenn der Körper um ΔT abgekühlt wird.

4. Spezifische Verdampfungswärme.

Die Erfahrung zeigt, dass die Wärmemenge, die benötigt wird, um eine Flüssigkeit in Dampf umzuwandeln, proportional zur Masse der Flüssigkeit ist, d. h.

Q = Lm,

wo ist der Proportionalitätskoeffizient L wird als spezifische Verdampfungswärme bezeichnet.

Die spezifische Verdampfungswärme entspricht der Wärmemenge, die erforderlich ist, um 1 kg Flüssigkeit am Siedepunkt in Dampf umzuwandeln.

Eine Maßeinheit für die spezifische Verdampfungswärme.

Beim umgekehrten Prozess, der Dampfkondensation, wird die gleiche Wärmemenge freigesetzt, die für die Dampfbildung aufgewendet wurde.

5. Spezifische Schmelzwärme.

Die Erfahrung zeigt, dass die Wärmemenge, die benötigt wird, um einen Feststoff in eine Flüssigkeit umzuwandeln, proportional zur Masse des Körpers ist, d. h.

Q = λ M,

wobei der Proportionalitätskoeffizient λ als spezifische Schmelzwärme bezeichnet wird.

Die spezifische Schmelzwärme ist gleich der Wärmemenge, die notwendig ist, um einen festen Körper mit einem Gewicht von 1 kg am Schmelzpunkt in eine Flüssigkeit umzuwandeln.

Eine Maßeinheit für die spezifische Schmelzwärme.

Beim umgekehrten Prozess, der Kristallisation der Flüssigkeit, wird Wärme in der gleichen Menge freigesetzt, die beim Schmelzen aufgewendet wurde.

6. Spezifische Verbrennungswärme.

Die Erfahrung zeigt, dass die bei der vollständigen Verbrennung des Kraftstoffs freigesetzte Wärmemenge proportional zur Masse des Kraftstoffs ist, d. h.

Q = QM,

Der Proportionalitätskoeffizient q wird dabei als spezifische Verbrennungswärme bezeichnet.

Die spezifische Verbrennungswärme entspricht der Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung von 1 kg Brennstoff freigesetzt wird.

Maßeinheit für die spezifische Verbrennungswärme.

7. Wärmebilanzgleichung.

Am Wärmeaustausch sind zwei oder mehr Körper beteiligt. Manche Körper geben Wärme ab, andere empfangen sie. Der Wärmeaustausch erfolgt so lange, bis die Temperaturen der Körper gleich sind. Nach dem Energieerhaltungssatz ist die abgegebene Wärmemenge gleich der aufgenommenen Wärmemenge. Auf dieser Grundlage wird die Wärmebilanzgleichung geschrieben.

Schauen wir uns ein Beispiel an.

Ein Körper der Masse m 1, dessen Wärmekapazität c 1 ist, hat eine Temperatur T 1, und ein Körper der Masse m 2, dessen Wärmekapazität c 2 ist, hat eine Temperatur T 2. Darüber hinaus ist T 1 größer als T 2. Diese Körper werden in Kontakt gebracht. Die Erfahrung zeigt, dass sich ein kalter Körper (m 2) zu erwärmen beginnt und ein heißer Körper (m 1) abzukühlen beginnt. Dies deutet darauf hin, dass ein Teil der inneren Energie des heißen Körpers auf den kalten übertragen wird und die Temperaturen ausgeglichen werden. Bezeichnen wir die endgültige Gesamttemperatur mit θ.

Die Wärmemenge, die von einem heißen Körper auf einen kalten Körper übertragen wird

Q übertragen. = C 1 M 1 (T 1 – θ )

Die Wärmemenge, die ein kalter Körper von einem heißen Körper erhält

Q erhalten. = C 2 M 2 (θ – T 2 )

Nach dem Energieerhaltungssatz Q übertragen. = Q erhalten., d.h.

C 1 M 1 (T 1 – θ )= C 2 M 2 (θ – T 2 )

Öffnen wir die Klammern und geben Sie den Wert der gesamten stationären Temperatur θ an.

In diesem Fall erhalten wir den Temperaturwert θ in Kelvin.

Da jedoch Q in den Ausdrücken übergeben wird. und Q wird empfangen. Ist die Differenz zwischen zwei Temperaturen und ist sie sowohl in Kelvin als auch in Grad Celsius gleich, dann kann die Berechnung in Grad Celsius erfolgen. Dann

In diesem Fall erhalten wir den Temperaturwert θ in Grad Celsius.

Der Temperaturausgleich aufgrund der Wärmeleitfähigkeit kann auf der Grundlage der molekularkinetischen Theorie als Austausch kinetischer Energie zwischen Molekülen bei Kollision im Prozess der thermischen chaotischen Bewegung erklärt werden.

Dieses Beispiel kann mit einer Grafik veranschaulicht werden.