نحوه پیدا کردن مقدار کل گرما بررسی تکالیف نمونه هایی از حل مسئله

در عمل، محاسبات حرارتی اغلب استفاده می شود. به عنوان مثال، هنگام ساخت ساختمان ها، باید در نظر گرفت که کل سیستم گرمایشی چه مقدار گرما باید به ساختمان بدهد. همچنین باید بدانید چه مقدار گرما از طریق پنجره ها، دیوارها، درها وارد فضای اطراف می شود.

ما با مثال هایی نشان خواهیم داد که چگونه ساده ترین محاسبات را انجام دهیم.

بنابراین، باید دریابید که قطعه مسی هنگام گرم شدن چه مقدار گرما دریافت می کند. جرم آن 2 کیلوگرم است و دما از 20 به 280 درجه سانتیگراد افزایش یافته است. ابتدا طبق جدول 1 ظرفیت گرمایی ویژه مس را با m = 400 J/kg درجه سانتی گراد تعیین می کنیم. این بدان معنی است که برای گرم کردن یک قطعه مسی با وزن 1 کیلوگرم در 1 درجه سانتیگراد 400 ژول طول می کشد. برای گرم کردن قطعه مسی با وزن 2 کیلوگرم در 1 درجه سانتیگراد، به 2 برابر گرمای بیشتر نیاز دارید - 800 ژول. دمای قطعه مسی باید بیش از 1 درجه سانتیگراد افزایش یابد، و 260 درجه سانتیگراد، به این معنی است که 260 برابر گرمای بیشتری مورد نیاز است، یعنی 800 J 260 \u003d 208,000 J.

اگر جرم m را نشان دهیم، تفاوت بین دمای نهایی (t 2) و اولیه (t 1) - t 2 - t 1، فرمولی برای محاسبه مقدار گرما بدست می آوریم:

Q \u003d سانتی متر (t 2 - t 1).

مثال 1. یک دیگ آهنی به جرم 5 کیلوگرم با آب 10 کیلوگرمی پر می شود. چه مقدار حرارت باید با آب به دیگ منتقل شود تا دمای آنها از 10 به 100 درجه سانتی گراد تغییر کند؟

هنگام حل مشکل، باید در نظر داشت که هر دو بدن - هم دیگ بخار و هم آب - با هم گرم می شوند. تبادل حرارت بین آنها صورت می گیرد. دمای آنها را می توان یکسان در نظر گرفت، یعنی دمای دیگ و آب 100 درجه سانتیگراد - 10 درجه سانتیگراد = 90 درجه سانتیگراد تغییر می کند. اما مقادیر گرمای دریافتی دیگ و آب یکسان نخواهد بود. از این گذشته، جرم و ظرفیت حرارتی خاص آنها متفاوت است.

گرم کردن آب در یک کتری

مثال 2. آب مخلوط با وزن 0.8 کیلوگرم با دمای 25 درجه سانتیگراد و آب با دمای 100 درجه سانتیگراد با وزن 0.2 کیلوگرم. دمای مخلوط حاصل اندازه گیری شد و 40 درجه سانتیگراد بود. محاسبه کنید که آب گرم در هنگام سرد شدن چقدر گرما می دهد و هنگام گرم شدن آب سرد دریافت می کند. این مقادیر گرما را با هم مقایسه کنید.

بیایید شرایط مشکل را بنویسیم و آن را حل کنیم.

می بینیم که مقدار گرمایی که از آب گرم خارج می شود و مقدار گرمای دریافتی از آب سرد با یکدیگر برابر هستند. این یک نتیجه تصادفی نیست. تجربه نشان می دهد که اگر تبادل حرارت بین اجسام اتفاق بیفتد، انرژی درونی تمام اجسام گرم کننده به اندازه کاهش انرژی داخلی اجسام خنک کننده افزایش می یابد.

هنگام انجام آزمایشات، معمولاً معلوم می شود که انرژی حاصل از آب گرم بیشتر از انرژی دریافتی توسط آب سرد است. این با این واقعیت توضیح داده می شود که بخشی از انرژی به هوای اطراف منتقل می شود و بخشی از انرژی به ظرفی که آب در آن مخلوط شده است منتقل می شود. برابری انرژی های داده شده و دریافتی دقیق تر خواهد بود، اتلاف انرژی کمتری در آزمایش مجاز است. اگر این تلفات را محاسبه و در نظر بگیرید، برابری دقیق خواهد بود.

سوالات

1. برای محاسبه میزان گرمای دریافتی بدن هنگام گرم شدن چه چیزی باید بدانید؟
2. با یک مثال توضیح دهید که چگونه مقدار گرمای وارد شده به جسم هنگام گرم شدن یا آزاد شدن آن هنگام سرد شدن محاسبه می شود.
3. یک فرمول برای محاسبه مقدار گرما بنویسید.
4. از تجربه اختلاط آب سرد و گرم چه نتیجه ای می توان گرفت؟ چرا این انرژی ها در عمل برابر نیستند؟

تمرین 8

1. برای افزایش دمای 0.1 کیلوگرم آب به میزان 1 درجه سانتی گراد چه مقدار گرما لازم است؟
2. مقدار حرارت مورد نیاز برای گرم کردن را محاسبه کنید: الف) چدنی با وزن 1.5 کیلوگرم برای تغییر دمای آن 200 درجه سانتیگراد. ب) یک قاشق آلومینیومی با وزن 50 گرم از 20 تا 90 درجه سانتیگراد. ج) شومینه آجری با وزن 2 تن از 10 تا 40 درجه سانتیگراد.
3. در صورت تغییر دما از 100 تا 50 درجه سانتی گراد، در هنگام سرد شدن آب که حجم آن 20 لیتر است، چه مقدار گرما آزاد می شود؟

در این درس یاد می گیریم که چگونه مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن یک جسم یا آزاد کردن آن را هنگام سرد شدن محاسبه کنیم. برای این کار، دانشی را که در درس های قبل به دست آمده بود، خلاصه می کنیم.

علاوه بر این، نحوه استفاده از فرمول مقدار گرما را برای بیان مقادیر باقیمانده از این فرمول و محاسبه آنها با دانستن مقادیر دیگر یاد خواهیم گرفت. نمونه ای از مسئله با راه حلی برای محاسبه مقدار گرما نیز در نظر گرفته خواهد شد.

این درس به محاسبه مقدار گرما در هنگام گرم شدن جسم یا آزاد شدن آن هنگام سرد شدن اختصاص دارد.

توانایی محاسبه مقدار حرارت مورد نیاز بسیار مهم است. این ممکن است برای مثال هنگام محاسبه مقدار گرمایی که باید به آب برای گرم کردن یک اتاق داده شود، ضروری باشد.

برنج. 1. مقدار گرمایی که باید به آب گزارش شود تا اتاق گرم شود

یا برای محاسبه مقدار گرمایی که هنگام سوزاندن سوخت در موتورهای مختلف آزاد می شود:

برنج. 2. مقدار حرارتی که هنگام سوختن سوخت در موتور آزاد می شود

همچنین، برای تعیین میزان گرمایی که توسط خورشید آزاد می شود و به زمین برخورد می کند، به این دانش نیاز است:

برنج. 3. مقدار گرمای آزاد شده توسط خورشید و سقوط بر روی زمین

برای محاسبه مقدار گرما، باید سه چیز را بدانید (شکل 4):

• وزن بدن (که معمولاً با ترازو قابل اندازه گیری است)؛
• تفاوت دمایی که برای گرم کردن یا خنک کردن بدن ضروری است (معمولاً با دماسنج اندازه گیری می شود).
• ظرفیت گرمایی ویژه بدن (که از جدول مشخص می شود).

برنج. 4. آنچه برای تعیین آن باید بدانید

فرمول محاسبه مقدار گرما به شرح زیر است:

این فرمول حاوی مقادیر زیر است:

مقدار گرما، اندازه گیری شده در ژول (J)؛

ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده که بر حسب اندازه گیری می شود.

- اختلاف دما، بر حسب درجه سانتیگراد ().

مشکل محاسبه مقدار گرما را در نظر بگیرید.

یک وظیفه

یک لیوان مسی با جرم گرم حاوی آب به حجم یک لیتر در دمای . چه مقدار حرارت باید به یک لیوان آب منتقل شود تا دمای آن برابر شود؟

برنج. 5. تصویری از وضعیت مسئله

ابتدا یک شرط کوتاه می نویسیم ( داده شده) و تمام مقادیر را به سیستم بین المللی (SI) تبدیل کنید.

راه حل:

ابتدا تعیین کنید که برای حل این مشکل به چه مقادیر دیگری نیاز داریم. با توجه به جدول ظرفیت گرمایی ویژه (جدول 1)، (ظرفیت حرارتی ویژه مس، از آنجایی که طبق شرایط شیشه مس است)، (ظرفیت حرارتی ویژه آب، از آنجایی که بر اساس شرایط آب در لیوان وجود دارد) را می‌یابیم. علاوه بر این، می دانیم که برای محاسبه مقدار گرما، به جرمی آب نیاز داریم. با شرط، فقط حجم به ما داده می شود. بنابراین چگالی آب را از جدول می گیریم: (جدول 2).

Tab. 1. ظرفیت گرمایی ویژه برخی از مواد،

Tab. 2. چگالی برخی مایعات

اکنون همه چیزهایی که برای حل این مشکل نیاز داریم در اختیار داریم.

توجه داشته باشید که مقدار کل گرما از مجموع مقدار حرارت مورد نیاز برای گرم کردن شیشه مسی و مقدار گرمای لازم برای گرم کردن آب در آن تشکیل می شود:

ابتدا مقدار حرارت مورد نیاز برای گرم کردن شیشه مسی را محاسبه می کنیم:

قبل از محاسبه مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن آب، جرم آب را با استفاده از فرمول آشنا از درجه 7 محاسبه می کنیم:

اکنون می توانیم محاسبه کنیم:

سپس می توانیم محاسبه کنیم:

معنی آن را به یاد بیاورید: کیلوژول. پیشوند "کیلو" به معنای .

پاسخ:.

برای راحتی حل مسائل یافتن مقدار گرما (به اصطلاح مسائل مستقیم) و کمیت های مرتبط با این مفهوم می توانید از جدول زیر استفاده کنید.

طرح کلی

درس باز فیزیک 8 کلاس E

MOU Gymnasium No. 77, o. تولیاتی

معلمان فیزیک

ایوانووا ماریا کنستانتینوونا

موضوع درس:

حل مسائل برای محاسبه مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن بدن یا آزاد شده توسط آن در هنگام خنک کردن.

تاریخ برگزاری:

هدف از درس:

توسعه مهارت های عملی در محاسبه مقدار گرمای مورد نیاز برای گرمایش و آزاد شده در هنگام سرمایش؛

توسعه مهارت های شمارش، بهبود مهارت های منطقی در تجزیه و تحلیل طرح مسائل، حل مسائل کیفی و محاسباتی.

برای پرورش توانایی کار به صورت دو نفره، احترام به نظر حریف و دفاع از دیدگاه آنها، در انجام وظایف در فیزیک مراقب باشید.

تجهیزات درسی:

کامپیوتر، پروژکتور، ارائه در مورد موضوع (پیوست شماره 1)، مطالبی از یک مجموعه واحد از منابع آموزشی دیجیتال.

نوع درس:

حل مشکل

«انگشت خود را در شعله کبریت قرار دهید و احساسی را تجربه خواهید کرد که در آسمان و زمین برابر نیست. با این حال، هر آنچه اتفاق افتاده است صرفاً نتیجه برخورد مولکول ها است.

جی. ویلر

در طول کلاس ها:

زمان سازماندهی

با سلام خدمت دانشجویان

بررسی دانش آموزان غایب

ارائه موضوع و اهداف درس.

بررسی تکالیف

1.بررسی از جلو

ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده چقدر است؟ (اسلاید شماره 1)

واحد ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده چیست؟

چرا آب‌ها به آرامی یخ می‌زنند؟ چرا یخ برای مدت طولانی از رودخانه ها و به خصوص دریاچه ها خارج نمی شود، اگرچه هوا برای مدت طولانی گرم بوده است؟

چرا حتی در زمستان در سواحل دریای سیاه قفقاز به اندازه کافی گرم است؟

چرا برخی از فلزات خیلی سریعتر از آب سرد می شوند؟ (اسلاید شماره 2)

2. نظرسنجی انفرادی (کارت هایی با وظایف چند سطحی برای چندین دانش آموز)

بررسی یک موضوع جدید

1. تکرار مفهوم مقدار گرما.

مقدار گرما- اندازه گیری کمی از تغییر انرژی داخلی در طول انتقال حرارت.

مقدار گرمای جذب شده توسط بدن مثبت و مقدار گرمای آزاد شده منفی در نظر گرفته می شود. تعبیر «بدن مقدار معینی گرما دارد» یا «بدن مقداری گرما دارد (ذخیره شده)» معنی ندارد. مقدار گرما را می توان در هر فرآیندی دریافت یا داد، اما نمی توان آن را در اختیار گرفت.

در طول تبادل گرما در مرز بین اجسام، مولکول‌های آهسته در حال حرکت یک جسم سرد با مولکول‌های بدن گرم که به سرعت در حال حرکت هستند برهمکنش می‌کنند. در نتیجه، انرژی جنبشی مولکول ها برابر می شود و سرعت مولکول های یک جسم سرد افزایش می یابد، در حالی که انرژی یک جسم گرم کاهش می یابد.

در هنگام تبادل حرارت، انرژی از شکلی به شکل دیگر تبدیل نمی شود، بخشی از انرژی درونی جسم گرم به جسم سرد منتقل می شود.

2. فرمول مقدار گرما.

ما یک فرمول کاری برای حل مسائل برای محاسبه مقدار گرما استخراج می کنیم: س = سانتی متر ( تی 2 - تی 1 ) - نوشتن روی تخته و در دفتر.

متوجه می شویم که مقدار گرمای داده شده یا دریافتی توسط بدن به دمای اولیه بدن، جرم آن و ظرفیت گرمایی ویژه آن بستگی دارد.

در عمل، محاسبات حرارتی اغلب استفاده می شود. به عنوان مثال، هنگام ساخت ساختمان ها، باید در نظر گرفت که کل سیستم گرمایشی چه مقدار گرما باید به ساختمان بدهد. همچنین باید بدانید چه مقدار گرما از طریق پنجره ها، دیوارها، درها وارد فضای اطراف می شود.

3 . وابستگی مقدار گرما به مقادیر مختلف . (اسلایدهای #3، #4، #5، #6)

4 . گرمای خاص (اسلاید شماره 7)

5. واحدهای اندازه گیری مقدار گرما (اسلاید شماره 8)

6. مثالی از حل مسئله برای محاسبه مقدار گرما (اسلاید شماره 10)

7. حل مسائل برای محاسبه میزان حرارت روی تخته و دفترچه یادداشت

همچنین متوجه می‌شویم که اگر تبادل حرارت بین اجسام اتفاق بیفتد، انرژی درونی همه اجسام گرم‌کننده به اندازه کاهش انرژی داخلی اجسام خنک‌کننده افزایش می‌یابد. برای این کار از یک مثال حل شده از بند 9 کتاب درسی استفاده می کنیم.

مکث پویا

IV. تلفیق مطالب مورد مطالعه.

1. سوالاتی برای خودکنترلی (اسلاید شماره 9)

2. حل مشکلات کیفیت:

چرا در روز در بیابان ها گرم است، اما در شب دما به زیر صفر درجه سانتیگراد می رسد؟ (ماسه ظرفیت گرمایی ویژه کمی دارد، بنابراین به سرعت گرم و سرد می شود.)

یک تکه سرب و یک تکه فولاد هم جرم به همان تعداد با چکش مورد اصابت قرار گرفت. کدام قطعه داغ تر شد؟ چرا؟ (قطعه سرب بیشتر گرم می شود، زیرا ظرفیت گرمایی ویژه سرب کمتر است.)

چرا اجاق های آهنی یک اتاق را سریعتر از اجاق های آجری گرم می کنند، اما برای مدت طولانی گرم نمی مانند؟ (ظرفیت گرمایی ویژه مس کمتر از آجر است.)

به وزن مس و فولاد با جرم یکسان مقادیر مساوی گرما داده می شود. کدام وزن بیشتر دما را تغییر می دهد؟ (در مس، زیرا ظرفیت گرمایی ویژه مس کمتر است.)

چه چیزی انرژی بیشتری مصرف می کند: گرم کردن آب یا گرم کردن یک تابه آلومینیومی، اگر جرم آنها یکسان باشد؟ (برای گرم کردن آب، زیرا ظرفیت گرمایی ویژه آب زیاد است.)

همانطور که می دانید آهن ظرفیت گرمایی ویژه بالاتری نسبت به مس دارد. در نتیجه، یک نیش ساخته شده از آهن، انرژی داخلی بیشتری نسبت به نیش ساخته شده از مس خواهد داشت، اگر جرم و دمای آنها برابر باشد. چرا، با وجود این، نوک آهن لحیم کاری از مس ساخته شده است؟ (مس رسانایی حرارتی بالایی دارد.)

مشخص است که رسانایی حرارتی فلز بسیار بیشتر از هدایت حرارتی شیشه است. پس چرا کالریمترها از فلز ساخته شده اند نه شیشه؟ (این فلز دارای رسانایی حرارتی بالا و گرمای ویژه کم است که به همین دلیل دمای داخل کالری‌سنج به سرعت یکسان می‌شود و حرارت کمی برای گرم کردن آن صرف می‌شود. علاوه بر این، تابش فلز بسیار کمتر از تابش شیشه است که باعث کاهش اتلاف گرما می شود.)

مشخص است که برف سست به خوبی خاک را از یخ زدگی محافظت می کند، زیرا حاوی هوای زیادی است که رسانای ضعیف گرما است. اما پس از همه، حتی لایه‌هایی از هوا به خاکی که پوشیده از برف نیست، همسایه است. پس چرا او در این مورد زیاد یخ نمی کند؟ (هوا در تماس با خاکی که با برف پوشیده نشده است، دائماً در حرکت است و مخلوط می شود. این هوای متحرک گرما را از زمین خارج می کند و تبخیر رطوبت از آن را افزایش می دهد. هوا که بین ذرات برف قرار دارد، غیر فعال است و به عنوان یک رسانای ضعیف گرما، زمین را از یخ زدگی محافظت می کند.)

3. حل مشکلات محاسباتی

دو کار اول توسط دانش آموزان با انگیزه بالا در تخته سیاه با بحث جمعی حل می شود. ما رویکردهای درست را در استدلال و حل مسائل پیدا می کنیم.

وظیفه شماره 1.

هنگام گرم کردن یک قطعه مس از 20 درجه سانتیگراد تا 170 درجه سانتیگراد، 140000 ژول گرما صرف می شود. جرم مس را تعیین کنید.

وظیفه شماره 2

ظرفیت گرمایی ویژه یک مایع چقدر است اگر 150000 ژول طول بکشد تا 2 لیتر از آن در دمای 20 درجه سانتیگراد گرم شود. چگالی مایع 1.5 گرم در سانتی متر مکعب است.

دانش آموزان دو به دو به سوالات زیر پاسخ می دهند:

کار شماره 3.

دو توپ مسی به جرم m oو 4 متر oحرارت داده شود تا هر دو توپ به یک اندازه گرما دریافت کنند. در همان زمان، توپ بزرگ 5 درجه سانتیگراد گرم شد. توپ با جرم کوچکتر چقدر گرم شد؟

کار شماره 4.

وقتی 4 متر مکعب یخ از دمای 10 درجه سانتیگراد به 40- درجه سانتیگراد خنک شود، چه مقدار گرما آزاد می شود؟

کار شماره 5.

در این صورت اگر گرمایش دو ماده یکسان باشد گرمای بیشتری برای گرم کردن دو ماده لازم است تی 1 = ∆تی 2 ماده اول آجری است با جرم 2 کیلوگرم و s = 880 J / kg ∙ ° C و برنج - جرم 2 کیلوگرم و s \u003d 400 J / kg ∙ ° C

کار شماره 6.

یک میله فولادی با جرم 4 کیلوگرم گرم می شود. در این حالت 200000 ژول گرما صرف شد. اگر دمای اولیه باشد دمای نهایی بدن را تعیین کنید تی 0 = 10 درجه سانتیگراد

وقتی دانش آموزان به تنهایی مسائل را حل می کنند، طبیعی است که سؤالاتی مطرح می شود. متداول ترین سؤالات به صورت جمعی مورد بحث قرار می گیرند. به سوالاتی که ماهیت خصوصی دارند پاسخ های فردی داده می شود.

انعکاس. گذاشتن علامت.

معلم: خب، بچه ها، امروز در درس چه چیزی یاد گرفتید و چه چیز جدیدی یاد گرفتید؟

نمونه پاسخ های دانش آموزان :

مهارت حل مسائل کیفی و محاسباتی را با موضوع "محاسبه مقدار گرمای لازم برای گرم کردن بدن و آزاد شده در هنگام خنک کردن" کار کرد.

ما در عمل متقاعد شدیم که چگونه موضوعاتی مانند فیزیک و ریاضیات با هم تداخل دارند و به هم مرتبط هستند.

مشق شب:

حل المسائل شماره 1024 1025 از مجموعه مسائل وی.آی. لوکاشیک، ای. وی. ایوانووا.

به طور مستقل برای محاسبه مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن بدن یا آزاد شده توسط آن در هنگام خنک کردن مشکل ایجاد کنید.

همانطور که می دانید در طی فرآیندهای مکانیکی مختلف، انرژی مکانیکی تغییر می کند دبلیوماه اندازه گیری تغییر در انرژی مکانیکی نیروی اعمال شده به سیستم است:

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

در طول انتقال حرارت، تغییر در انرژی درونی بدن رخ می دهد. معیار تغییر انرژی داخلی در حین انتقال حرارت، مقدار گرما است.

مقدار گرمااندازه گیری تغییر انرژی درونی است که بدن در فرآیند انتقال حرارت دریافت می کند (یا می دهد).

بنابراین، هم کار و هم مقدار گرما تغییر در انرژی را مشخص می کنند، اما با انرژی یکسان نیستند. آنها وضعیت خود سیستم را مشخص نمی کنند، بلکه فرآیند انتقال انرژی از یک شکل به شکل دیگر (از یک بدن به بدن دیگر) را زمانی که حالت تغییر می کند و اساساً به ماهیت فرآیند بستگی دارد، تعیین می کنند.

تفاوت اصلی بین کار و مقدار گرما در این است که کار فرآیند تغییر انرژی داخلی سیستم را مشخص می کند که با تبدیل انرژی از یک نوع به نوع دیگر (از مکانیکی به داخلی) همراه است. مقدار گرما فرآیند انتقال انرژی داخلی از یک جسم به جسم دیگر (از گرمای بیشتر به گرمای کمتر) را مشخص می کند که با تبدیل انرژی همراه نیست.

تجربه نشان می دهد که مقدار گرمای لازم برای گرم کردن جسمی با جرم است متردرجه حرارت تی 1 به دما تی 2 با فرمول محاسبه می شود

\(~Q = سانتی متر (T_2 - T_1) = سانتی متر \Delta T، \qquad (1)\)

جایی که ج- ظرفیت گرمایی ویژه ماده؛

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

واحد SI گرمای ویژه ژول بر کیلوگرم کلوین (J/(kg K)) است.

گرمای خاص جاز نظر عددی برابر با مقدار گرمایی است که باید به جسمی با جرم 1 کیلوگرم داده شود تا آن را 1 K گرم کند.

ظرفیت گرماییبدن سی T از نظر عددی برابر با مقدار گرمای مورد نیاز برای تغییر دمای بدن به میزان 1 K است:

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

واحد SI ظرفیت گرمایی یک جسم ژول بر کلوین (J/K) است.

برای تبدیل مایع به بخار در دمای ثابت، مقدار حرارت مورد نیاز است

\(~Q = Lm، \qquad (2)\)

جایی که L- گرمای ویژه تبخیر. هنگامی که بخار متراکم می شود، همان مقدار گرما آزاد می شود.

به منظور ذوب یک جسم کریستالی با جرم متردر نقطه ذوب، لازم است که بدن میزان گرما را گزارش کند

\(~Q = \lambda m، \qquad (3)\)

جایی که λ - گرمای ویژه همجوشی در طول تبلور یک جسم، همان مقدار گرما آزاد می شود.

مقدار حرارتی که در طی احتراق کامل توده سوخت آزاد می شود متر,

\(~Q = qm، \qquad (4)\)

جایی که q- گرمای ویژه احتراق

واحد SI گرمای ویژه تبخیر، ذوب و احتراق ژول بر کیلوگرم (J/kg) است.

ادبیات

Aksenovich L. A. فیزیک در دبیرستان: نظریه. وظایف تست ها: Proc. کمک هزینه برای موسسات ارائه عمومی. محیط ها، آموزش / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; اد. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 154-155.

تبادل حرارت.

1-انتقال حرارت

تبادل حرارت یا انتقال حرارتفرآیند انتقال انرژی درونی یک جسم به بدن دیگر بدون انجام کار است.

سه نوع انتقال حرارت وجود دارد.

1) رسانایی گرماییتبادل حرارت بین اجسام در تماس مستقیم است.

2) همرفتانتقال حرارت است که در آن گرما توسط جریان گاز یا مایع منتقل می شود.

3) تابش - تشعشعانتقال حرارت از طریق تابش الکترومغناطیسی است.

2. مقدار حرارت.

مقدار گرما اندازه گیری تغییر انرژی درونی بدن در حین تبادل حرارت است. با حرف مشخص می شود س.

واحد اندازه گیری مقدار گرما = 1 جی.

مقدار گرمایی که جسمی از جسم دیگر در نتیجه انتقال حرارت دریافت می کند، می تواند صرف افزایش دما (افزایش انرژی جنبشی مولکول ها) یا تغییر حالت تجمع (افزایش انرژی پتانسیل) شود.

3. ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده.

تجربه نشان می دهد که مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن جسمی با جرم m از دمای T 1 تا دمای T 2 با جرم بدن m و اختلاف دما (T 2 - T 1) متناسب است.

س = سانتی متر(تی 2 - تی 1 ) = بامترΔ تی،

باظرفیت گرمایی ویژه ماده جسم گرم شده نامیده می شود.

ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده برابر با مقدار گرمایی است که باید به 1 کیلوگرم ماده منتقل شود تا آن را 1 کیلو گرم کند.

واحد ظرفیت حرارتی ویژه =.

مقادیر ظرفیت حرارتی مواد مختلف را می توان در جداول فیزیکی یافت.

دقیقاً همان مقدار گرمای Q با سرد شدن بدن توسط ΔT آزاد می شود.

4. گرمای ویژه تبخیر.

تجربه نشان می دهد که مقدار حرارت مورد نیاز برای تبدیل مایع به بخار با جرم مایع متناسب است، یعنی.

س = lm,

ضریب تناسب کجاست Lگرمای ویژه تبخیر نامیده می شود.

گرمای مخصوص تبخیر برابر با مقدار حرارتی است که برای تبدیل 1 کیلوگرم مایع در نقطه جوش به بخار لازم است.

واحد اندازه گیری گرمای ویژه تبخیر.

در فرآیند معکوس، تراکم بخار، گرما به همان میزانی که برای تبخیر صرف شده است آزاد می شود.

5. گرمای خاص همجوشی.

تجربه نشان می دهد که مقدار گرمای لازم برای تبدیل یک جامد به مایع با جرم بدن متناسب است، یعنی.

س = λ متر,

که در آن ضریب تناسب λ گرمای ویژه همجوشی نامیده می شود.

گرمای ویژه همجوشی برابر با مقدار گرمایی است که برای تبدیل جسم جامد با وزن 1 کیلوگرم به مایع در نقطه ذوب لازم است.

واحد اندازه گیری گرمای ویژه همجوشی.

در فرآیند معکوس، تبلور یک مایع، گرما به همان میزانی که برای ذوب شدن صرف شده آزاد می شود.

6. گرمای ویژه احتراق.

تجربه نشان می دهد که مقدار گرمای آزاد شده در طی احتراق کامل سوخت متناسب با جرم سوخت است، یعنی.

س = qمتر,

جایی که ضریب تناسب q گرمای ویژه احتراق نامیده می شود.

گرمای ویژه احتراق برابر با مقدار گرمایی است که در طی احتراق کامل 1 کیلوگرم سوخت آزاد می شود.

واحد اندازه گیری گرمای ویژه احتراق.

7. معادله تعادل حرارتی.

دو یا چند جسم در تبادل حرارت نقش دارند. برخی از بدن ها گرما را از خود ساطع می کنند، در حالی که برخی دیگر آن را دریافت می کنند. انتقال حرارت تا زمانی اتفاق می افتد که دمای اجسام برابر شود. طبق قانون بقای انرژی، مقدار گرمایی که منتشر می شود برابر با مقدار دریافتی است. بر این اساس معادله تعادل حرارتی نوشته می شود.

یک مثال را در نظر بگیرید.

جسمی با جرم m 1 که ظرفیت گرمایی آن c 1 است دارای دمای T 1 و جسمی به جرم m 2 که ظرفیت گرمایی آن c 2 است دارای دمای T 2 است. علاوه بر این، T 1 بزرگتر از T 2 است. این اجسام در تماس هستند. تجربه نشان می دهد که یک جسم سرد (m2) شروع به گرم شدن می کند و یک جسم گرم (m 1) شروع به خنک شدن می کند. این نشان می دهد که بخشی از انرژی درونی یک جسم گرم به یک جسم سرد منتقل می شود و دماها یکسان می شود. اجازه دهید دمای کل نهایی را با θ نشان دهیم.

مقدار گرمای منتقل شده از جسم گرم به بدن سرد

س منتقل شده. = ج 1 متر 1 (تی 1 – θ )

مقدار گرمایی که جسم سرد از جسم گرم دریافت می کند

س اخذ شده. = ج 2 متر 2 (θ – تی 2 )

طبق قانون بقای انرژی س منتقل شده. = س اخذ شده.، یعنی

ج 1 متر 1 (تی 1 – θ )= ج 2 متر 2 (θ – تی 2 )

اجازه دهید براکت ها را باز کنیم و مقدار کل دمای حالت پایدار θ را بیان کنیم.

مقدار دمای θ در این حالت بر حسب کلوین به دست خواهد آمد.

با این حال، از آنجایی که در عبارات برای Q گذشت. و Q دریافت می شود. اگر بین دو دما تفاوت وجود داشته باشد و در کلوین و درجه سانتیگراد یکسان باشد، محاسبه را می توان بر حسب درجه سانتیگراد انجام داد. سپس

در این حالت مقدار دمای θ بر حسب درجه سانتیگراد به دست خواهد آمد.

تراز دماها در نتیجه رسانش گرما را می توان بر اساس نظریه جنبشی مولکولی به عنوان تبادل انرژی جنبشی بین مولکول ها در هنگام برخورد در فرآیند حرکت آشفته گرمایی توضیح داد.

این مثال را می توان با یک نمودار نشان داد.