Сначала возьмите два одинаковых контейнера. Налейте 200 г воды в одну и 500 г в другую. Убедитесь, что начальная температура воды одинакова в обеих емкостях. Мы помещаем две абсолютно одинаковые пневматические лампы под сосуды и зажигаем их.
Формула количества теплоты
Внутренняя энергия термодинамической системы может быть изменена двумя способами:
- совершая над системой работу,
- при помощи теплового взаимодействия.
При передаче тепла телу не совершается макроскопическая работа над телом. В этом случае изменение внутренней энергии вызвано тем, что отдельные молекулы тела с более высокой температурой совершают работу над некоторыми молекулами тела с более низкой температурой. В этом случае тепловое взаимодействие происходит за счет теплопроводности. Передача энергии также возможна посредством излучения. Система микроскопических процессов (которые затрагивают не все тело, а отдельные молекулы) называется теплопередачей. Количество энергии, передаваемой от одного тела к другому путем теплопередачи, определяется количеством тепла, передаваемого от одного тела к другому.
Тепло — это энергия, которую тело поглощает (или отдает) в результате теплообмена с окружающими телами (средой). Тепло обычно обозначается буквой Q.
Это одна из основных величин термодинамики. Тепло содержится в математических выражениях первого и второго законов термодинамики. Теплом называют энергию в форме молекулярного движения.
Тепло может быть добавлено к системе (телу) или отведено от нее. Когда тепло добавляется в систему, это называется положительным эффектом.
Формула расчета теплоты при изменении температуры
Элементарное количество тепла мы называем $\delta Q$. Обратите внимание, что элементарное тепло, поглощаемое (отдаваемое) системой при небольшом изменении состояния, не является полным дифференциалом. Это происходит потому, что тепло является функцией процесса, который изменяет состояние системы.
Элементарное количество тепла, добавляемое в систему, и температура, которая в результате изменяется от T до T+dT, одинаковы:
Где C — теплоемкость тела. Если тело однородно, то формула (1) для количества тепла может быть представлена следующим образом:
$\delta Q=c m d T=<\mu>u c_
d T(2)$<\mu>где $c=\frac$ — удельная теплоемкость тела, m — масса тела, $c_<\mu>=c \cdot \mu$ — молярная теплоемкость, $\mu$ — молярная масса материала, $
u=\frac
число молекул материала.
Если тело однородно и теплоемкость не зависит от температуры, то количество тепла ($\Delta Q$), которое тело поглощает при увеличении температуры на величину $\Delta t = t_2 — t_1$, можно рассчитать следующим образом:2, t1$\Delta Q=c m \Delta t(3)$
Формула количества теплоты при фазовых переходах
где t
это температуры тела до и после нагрева. Обратите внимание, что температуры, используемые для определения разницы ($\Delta t
Изменение внутренней энергии за счет работы характеризуется количеством работы, т.е. работа — это мера изменения внутренней энергии в данном процессе. Изменение внутренней энергии тела при теплопередаче характеризуется величиной, называемой количеством тепла.
Количество теплоты — это изменение внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения работы.
Количество тепла представлено \(Q\). Поскольку количество тепла является мерой изменения внутренней энергии, единицей измерения является джоуль (1 Дж).
Когда тело отдает определенное количество тепла другому телу без совершения работы, его внутренняя энергия увеличивается; когда тело отдает определенное количество тепла, его внутренняя энергия уменьшается.
Количество теплоты. Удельная теплоёмкость
2. если наполнить два одинаковых сосуда водой массой 100 г в одном и 400 г в другом при одинаковой температуре и поставить их на одинаковые горелки, то вода в первом сосуде закипит раньше. Поэтому чем больше масса тела, тем больше тепла требуется для его нагрева. То же самое относится и к охлаждению: более массивное тело отдает больше тепла при охлаждении. Эти тела сделаны из одного и того же вещества и нагреваются или охлаждаются на одинаковое количество градусов.
3 Если теперь нагреть 100 г воды от 30°C до 60°C, т.е. на 30°C, а затем до 100°C, т.е. на 70°C, то для нагревания воды в первом случае потребуется меньше времени, чем во втором, и соответственно меньше тепла для нагревания воды на 30°C, чем на 70°C. Таким образом, количество тепла прямо пропорционально температуре воды. Поэтому количество тепла прямо пропорционально разнице между конечной температурой \((t_2\,^\circ C)\) и начальной температурой \((t_1\,^\circ C)\). 4.
4. если теперь в один сосуд налить 100 г воды, в другой такой же сосуд налить немного воды и положить металлическое тело так, чтобы его масса и масса воды составляли 100 г, и нагреть сосуды на одинаковых плитах, то можно увидеть, что сосуд, содержащий только воду, имеет более низкую температуру, чем сосуд, содержащий воду и металлическое тело. Таким образом, для того чтобы температура содержимого обоих сосудов была одинаковой, воде должно быть передано больше тепла, чем воде и металлическому телу. Поэтому количество тепла, необходимое для нагревания тела, зависит от типа вещества, из которого состоит тело. 5.
Зависимость количества тепла, необходимого для нагревания тела, от типа вещества характеризуется физической величиной — удельной теплоемкостью вещества.
Физическая величина, соответствующая количеству тепла, необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1 °C (или 1 К), называется удельной теплоемкостью вещества.
То же количество тепла, которое выделяет 1 кг вещества при охлаждении на 1 °C.
Удельная теплоемкость обозначается буквой \(c \). Единицей измерения удельной теплоемкости является 1 Дж/кг °C или 1 Дж/кг К.
Значения удельной теплоемкости веществ определяются экспериментально. Жидкости имеют более высокую удельную теплоемкость
1) при охлаждении 1 кг серебра на 250 °C выделяется количество тепла 1 Дж 2) при охлаждении 250 кг серебра на 1 °C выделяется количество тепла 1 Дж 3) при охлаждении 250 кг серебра на 1 °C поглощается количество тепла 1 Дж 4) при охлаждении 1 кг серебра на 1 °C выделяется количество тепла 250 Дж
2) Удельная теплоемкость цинка составляет 400 Дж/(кг — °C). Это означает, что
1) При нагревании 1 кг цинка на 400 °C его внутренняя энергия увеличивается на 1 Дж 2) При нагревании 400 кг цинка на 1 °C его внутренняя энергия увеличивается на 1 Дж 3) Для нагревания 400 кг цинка на 1 °C требуется 1 Дж энергии 4) При нагревании 1 кг цинка на 1 °C его внутренняя энергия увеличивается на 400 Дж
3) Когда твердое тело массой \( m \) переходит в твердое тело массой \( Q \), температура тела увеличилась на \( \Delta t^^circ \). Какое из следующих выражений определяет удельную теплоемкость вещества этого тела?
4. на диаграмме показано количество тепла, необходимое для нагревания двух тел (1 и 2) одинаковой массы в зависимости от температуры. Сравните значения удельной теплоемкости (\( c_1 \) и \( c_2 \)) веществ, из которых состоят эти два тела.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
c_2 \) 3) \( c_1 4) ответ зависит от величины массы тел.
5) На диаграмме показаны значения количества тепла, переданного двум телам одинаковой массы при изменении их температуры на одинаковое число градусов. Какое соотношение для удельной теплоемкости веществ, составляющих тела, является верным?
1) \( c_1=c_2 \) 2) \( c_1=3c_2 \) 3) \( c_2=3c_1 \) 4) \( c_2=2c_1 \)
Диаграмма на рисунке показывает температуру твердого тела в зависимости от количества тепла, которое оно выделяет. Масса твердого тела равна 4 кг. Какова удельная теплоемкость вещества тела?
1) 500 Дж/(кг — °C) 2) 250 Дж/(кг — °C) 3) 125 Дж/(кг — °C) 4) 100 Дж/(кг — °C)
7. при нагревании кристаллического вещества массой 100 г была измерена температура вещества и количество теплоты, переданное веществу. Данные измерений были представлены в табличной форме. Предполагая, что потерями энергии можно пренебречь, определите удельную теплоемкость твердого тела.
1) \( c_1=c_2 \) 2) \( c_1>1) 192 Дж/(кг — °C) 2) 240 Дж/(кг — °C) 3) 576 Дж/(кг — °C) 4) 480 Дж/(кг — °C)
8. для того чтобы нагреть 192 г молибдена на 1 К, передается количество теплоты 48 Дж. Какова удельная теплоемкость этого вещества?
1) 250 Дж/(кг — К) 2) 24 Дж/(кг — К) 3) 4-1 0-3 Дж/(кг — К) 4) 0,92 Дж/(кг — К)
9) Какое количество тепла требуется для нагревания 100 г свинца от 27 до 47 °C?
1) 390 Дж 2) 26 кДж 3) 260 Дж 4) 390 кДж
10. Для нагревания кирпича от 20°C до 85°C требуется столько же тепла, сколько для нагревания воды той же массы до 13°C. Удельная теплоемкость кирпича составляет
C1. Твердые частицы весом 2 кг помещаются в печь мощностью 2 кВт и нагреваются. На графике показана температура \( t \) твердого тела в зависимости от времени нагрева \( \tau \). Какова удельная теплоемкость вещества?
1) 400 Дж/(кг — °C) 2) 200 Дж/(кг — °C) 3) 40 Дж/(кг — °C) 4) 20 Дж/(кг
Часть 2
