Расчёт количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении
Тепловые явления

В ходе этого урока все желающие смогут получить представление о теме «Расчёт количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении». Здесь мы продолжим изучение тепловых явлений и поговорим о выделении количества теплоты, при нагревании или охлаждении тела. Мы узнаем, что эта величина зависит от массы тела, от разности температур и от удельной теплоемкости вещества. Рассмотрим формулы, связывающие эти величины. И разберем решение одной задачи на нахождение требуемого количества теплоты для заданных условий.

Тема : Тепловые явления

Урок : Расчёт количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении

Данный урок посвящён вычислению количества теплоты при нагревании тела или выделяемого им при охлаждении.

Умение вычислять необходимое количество теплоты является очень важным. Это может понадобиться, к примеру, при вычислении количества теплоты, которое необходимо сообщить воде для обогрева помещения. Или количество теплоты, которое выделяется при сжигании топлива в различных двигателях.

Для вычисления количества теплоты необходимо знать три вещи:

1. Масса тела (которую, обычно, можно измерить с помощью весов).

2. Разность температур, на которую необходимо нагреть тело или охладить его (обычно измеряется с помощью термометра).

3. Удельная теплоёмкость тела (которую можно определить по таблице).

Формула, по которой вычисляется количество теплоты, выглядит следующим

В этой формуле фигурируют следующие величины:

Количество теплоты, измеряется в Джоулях (Дж);

Удельная теплоёмкость вещества, измеряется в ;

- разность температур, измеряется в градусах Цельсия ().

Рассмотрим задачу на вычисление количество теплоты.

В медном стакане массой грамм находится вода объёмом литров при температуре . Какое количество теплоты необходимо передать стакану с водой, чтобы их температура стала равна ?

Решение:

Сначала запишем краткое условие (Дано ). И переведём все величины в систему интернационал (СИ).

Дано:	СИ
Найти:

Решение:

Сначала определим: какие ещё величины потребуются нам для решения данной задачи? По таблице удельной теплоёмкости находим (удельная теплоёмкость меди, так как по условию стакан - медный), (удельная теплоёмкость воды, так как по условию в стакане находится вода). Кроме того, мы знаем, что для вычисления количества

теплоты нам понадобится масса воды. По условию нам дан лишь объём. Поэтому из таблицы возьмём плотность воды: .

Теперь у нас есть всё необходимое для решения данной задачи.

Заметим, что итоговое количество теплоты будет состоять из двух: количества теплоты, необходимого для нагревания медного стакана, и количества теплоты, необходимого для нагревания воды в нём:

Рассчитаем сначала количество теплоты, необходимое для нагревания медного стакана:

Прежде чем вычислить количество теплоты, необходимое для нагревания воды, рассчитаем массу воды по формуле, хорошо знакомой нам из 7 класса:

Теперь можем вычислить:

Тогда можем вычислить: .

Напомним, что означает: килоджоули. Приставка «кило» означает , то есть .

Ответ: .

Для удобства решения задач на нахождение количества теплоты (так называемые прямые задачи) и связанных с этим понятием величин, можно пользоваться следующей таблицей.

Искомая величина	Обозначение	Единицы измерения	Основная формула	Формула для величины
Количество теплоты
Удельная теплоёмкость вещества
Масса тела
Начальная температура

Формулу для конечной температуры попробуйте вывести самостоятельно.

Стоит отметить, что, конечно же, запоминать эти формулы не нужно. Главное помнить базовую формулу и уметь выводить из неё все необходимые величины.

На следующем уроке мы проведём лабораторную работу, цель которой - научиться экспериментально определять удельную теплоёмкость твёрдого тела.

1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. /Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. Физика 8. - М.: Мнемозина.

2. Перышкин А. В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.

3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

1. Новосибирская открытая образовательная сеть ().

2. Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» ().

1. Стр. 25, параграф 9, вопросы №1-4, упражнение 4. Перышкин А. В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.

2. Найдите формулу для нахождения конечной температуры по аналогии с начальной температурой из приведенной в уроке таблице.

3. Стальная деталь массой при обработке на токарном станке нагрелась на . Сколько энергии потратил двигатель на нагрев детали?

4. Какое количество теплоты отдаёт стакан кипятка объёмом , охлаждаясь до температуры ?

Презентация на тему: Расчёт количества теплоты, необходимого для нагревания тела и выделяемого им при его охлаждении

1 из 17

Презентация на тему: Расчёт количества теплоты, необходимого для нагревания тела и выделяемого им при его охлаждении

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

Цель урока: определить формулу расчёта количества теплоты, необходимого для изменения температуры тела; проанализировать формулу; отработка практических навыков при решении задач; продолжать учиться анализировать условия задания; анализировать и оценивать ответ одноклассников;

№ слайда 3

Описание слайда:

Без тепла нет жизни. Но слишком сильный холод и жара разрушает всё живое. Все тела, даже глыбы льда, излучают энергию, но слабо нагретые тела излучают мало энергии, и это излучение не воспринимается человеческим глазом. В восемнадцатом веке многие учёные считали, что теплота – это особое вещество «теплород», невесомая «жидкость», содержащаяся в телах. Сейчас мы знаем. Что это не так. Сегодня мы будем говорить о теплоте и тепловых явлениях, а также научимся расчитывать количество теплоты, необходимое для нагревания тела и выделяющееся при его охлаждении.

№ слайда 4

Описание слайда:

Всесторонняя проверка знаний 1. Энергию движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называют внутренней энергией. 2. Внутреннюю энергию тела нельзя увеличить, совершая над ним работу. 3. Перенос энергии от более холодного тела к более горячему называют теплопроводностью. 4. При теплопроводности вещество не перемещается от одного конца тела к другому. 5. Конвекция происходит в твердых телах. 6. Энергия которую тело отдает или получает при теплопередаче называется количеством теплоты. 7. Излучение – это вид теплопередачи. 8. Перенос энергии от одного тела к другому или от одной его части к другой осуществляют молекулы или другие частицы. 9. Внутренняя энергия измеряется в Ньютонах. 10. Количество теплоты, необходимое для нагревания тела зависит от рода вещества

№ слайда 5

Описание слайда:

№ слайда 6

Описание слайда:

№ слайда 7

Описание слайда:

Путем теплопроводности через дно и стенки котелка внутренняя энергия пламени переходит во внутреннюю энергию туристской похлебки. Путем излучения – во внутреннюю энергию ладоней туриста и его одежды. А путем конвекции – во внутреннюю энергию воздуха над костром.

№ слайда 8

Описание слайда:

Качественные задачи. Из русской сказки “Лисичка - сестричка и серый волк”. Волк пошел на реку, опустил хвост в прорубь и начал приговаривать: “ Ловись, рыбка, и мала и велика! Ловись, рыбка и мала и велика!”. Вслед за ним и лиса явилась; ходит около волка да причитывает: “ Ясни, ясни на небе звезды! Мерзни, мерзни волчий хвост!”. Хвост и примерз. Каким путем покинуло тепло хвост волка? (Излучением).

№ слайда 9

Описание слайда:

Из алтайской сказки “ Горностай и заяц”. Молча думал свою думу мудрый медведь. Перед ним жарко трещал большой костер, над огнем на железном треножнике стоял золотой котел с семью бронзовыми ушками. Этот свой любимый котел медведь никогда не чистил: боялся, что вместе с грязью счастье уйдет, и золотой котел был всегда ста слоями сажи как бархатом покрыт. Влияло ли на нагревание воды то, что котел был покрыт “ ста слоями сажи”? Да, так как сажа пористая, то нагревание воды будет происходить медленнее

№ слайда 10

Урок в 8 классе

Практическая работа по теме:

«Расчет количества теплоты необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении. Нахождение удельной теплоемкости вещества».

Цель: Научить рассчитывать количество теплоты.

Задачи:

1.Отработка практических навыков расчета количества теплоты, необходимого для нагревания и выделяемого при охлаждении.

2. Развитие навыков счета.

3.Совершенствование навыков оформления задач по физике.

План:

Вводномативационный

Приветствие, постановка цели урока, деление на малые группы.

Актуализация знаний

Основной

Экспериментальное задание.

Решение задач

Оценивание

Уровневое по карточкам

Рефлексия

Ход урока:

Вводномативационный

Здравствуйте ребята!

Всем нам известно, что без тепла нет жизни. Но слишком сильный холод и жара разрушает всё живое. Все тела, даже глыбы льда, излучают энергию, но слабо нагретые тела излучают мало энергии, и это излучение не воспринимается человеческим глазом.

В восемнадцатом веке многие учёные считали, что теплота – это особое вещество «теплород», невесомая «жидкость», содержащаяся в телах. Сейчас мы знаем, что это не так. Сегодня мы будем говорить о теплоте и тепловых явлениях, а также научимся рассчитывать количество теплоты, необходимое для нагревания тела и выделяющееся при его охлаждении.

деление на малые группы На ваших столах лежат стикеры разного цвета пересядьте пожалуйста желтые на правый ряд, зеленые на левый ряд.

2. Актуализация знаний Решение качественных задач.(на постере)

2.1 Из русской сказки “Лисичка - сестричка и серый волк”. Волк пошел на реку, опустил хвост в прорубь и начал приговаривать: “ Ловись, рыбка, и мала и велика! Ловись, рыбка и мала и велика!”. Вслед за ним и лиса явилась; ходит около волка да причитывает: “ Ясни, ясни на небе звезды! Мерзни, мерзни волчий хвост!”. Хвост и примерз. Каким путем покинуло тепло хвост волка? (Излучением).

2.2 Из алтайской сказки “ Горностай и заяц”. Молча думал свою думу мудрый медведь. Перед ним жарко трещал большой костер, над огнем на железном треножнике стоял золотой котел с семью бронзовыми ушками. Этот свой любимый котел медведь никогда не чистил: боялся, что вместе с грязью счастье уйдет, и золотой котел был всегда ста слоями сажи как бархатом покрыт. Влияло ли на нагревание воды то, что котел был покрыт “ ста слоями сажи”? (Да, так как сажа пористая, то нагревание воды будет происходить медленнее)

2.3 Перед тем как взлететь, ночная бабочка довольно долго подрагивает крылышками. Почему? (Бабочка “разогревается”, подобно спортсмену, делающему разминку перед стартом. Часть совершаемой ею механической работы идет на увеличение внутренней энергии).

2.4 Фокус «Несгораемая бумага». Гвоздь плотно оборачивают бумагой и нагревают в пламени спиртовки. Бумага не горит. Почему? (Железо обладает большой теплопроводностью, поэтому практически всё тепло передаётся гвоздю, и бумага не сгорает)..

3. Основной (Экспериментальное задание).

Опыт с полосатым стаканом 1 группа

Стакан из тонкого стекла оклеиваю изнутри полосками белой и черной бумаги одинаковой ширины. Снаружи к стакану приклеиваю пластилином на одной высоте кнопки по одной против каждой белой и черной полоски.

Ставлю стакан на блюдце и в него свечу строго в центр. Зажигаю свечу.

Через некоторое время кнопки начинают отпадать. Объясните результаты опыта. (Ответ: Сначала отпадут те кнопки, которые приклеены против черных полосок бумаги, так как здесь стекло больше нагревается, черные поверхности больше поглощают энергию падающего на них излучения, чем белые).

Опыт со льдом 2 группа

Опустите кусочек льда в теплую воду вычислив ее температуру до плавления льда, массу воды со льдам вычислите с помощью электронных весов. Определите количество теплоты выделяемое при охлаждении воды.

Запись и пояснение формулы для расчета количества теплоты (ученик)

Решение задач

4. Оценивание

Суммативное, критериальное (таблица оценивания)

Таблица оценивания

Фамилия Имя _______________________________________

задания	Критерии оценивания	отметка
Решение качественных задач(пояснение их на постере)	«5» - работа на постере, правильное пояснение ответа, знание определения. «4» - работа на постере, правильное пояснение ответа. «3» - работа на постере, предложение идей.
Экспериментальное задание	«5» - правильное выполнения эксперимента, знание определения, правильное пояснение ответа. «4» - правильное выполнения эксперимента, правильное пояснение ответа. «3» - правильное выполнения эксперимента, предложение идей.
Запись и пояснение формулы для расчета количества теплоты	«5» - правильная запись формулы, Знание названий букв и их обозначений, знание единиц измерений физических величин. «4» - правильная запись формулы, Знание названий букв и их обозначений «3» - правильная запись формулы или Знание названий букв и их обозначений, знание единиц измерений физических величин.
Решение задач	«5» - Правильное оформление задачи, хороший устный счет, знание формулы, вывод формулы «4» - Правильное оформление задачи, знание формулы, вывод формулы «3» - Правильное оформление задачи, знание формулы
Результат

5. Д/з Уровневое по карточкам

Уровень «3»

Что называется удельной теплоемкостью вещества?

Что является единицей удельной теплоемкости вещества?

Удельная теплоемкость меди 400 Дж/кг*С. Что это означает?

Пользуясь таблицей в учебнике, определите, какое вещество имеет самую большую удельную теплоемкость, а какое вещество самую маленькую теплоемкость?

Напишите формулу для расчета количества теплоты.

Уровень «4»
1. Из какой посуды удобнее пить горячий чай: из алюминиевой кружки или фарфоровой кружки? Почему?
2. Какое количество теплоты необходимо для нагревания 2 кг цинка на 2 0 С?
3. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагревания чугунного утюга массой 1.5 кг для изменения его температуры на 20 0 С.

Уровень «5»

Если у вас имеются два непроградуированных термометра, как определить, какой из них нагрет больше другого?

Сравните количество теплоты, которое потребуются для нагревания на 20 0 С железного и свинцового брусков, если: а) масса брусков одинаковы; б) объемы брусков одинаковы.

Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагревания чугунного утюга массой 2 кг для изменения его температуры на 200 0 С.

Рефлексия

Я работал на уроке на оценку…..

Я подтвердил свои знания………..

Задания были:

Мне под силу

Я не понял материал……

721. Почему для охлаждения некоторых механизмов применяют воду?
Вода обладает большой удельной теплоемкостью, что способствует хорошему отводу тепла от механизма.

722. В каком случае нужно затратить больше энергии: для нагревания на 1 °С одного литра воды или для нагревания на 1 °С ста граммов воды?
Для нагрева литра воды, так как чем больше масса, тем больше нужно затратить энергии.

723. Мельхиоровую и серебряную вилки одинаковой массы опустили в горячую воду. Одинаковое ли количество теплоты они получат воды?
Мельхиоровая вилка получит больше теплоты, потому что удельная теплоемкость мельхиора больше, чем серебра.

724. По куску свинца и по куску чугуна одинаковой массы три раза ударили кувалдой. Какой кусок сильнее нагрелся?
Свинец нагреется сильнее, потому что его удельная теплоемкость меньше, чем чугуна, и для нагрева свинца нужно меньше энергии.

725. В одной колбе находится вода, в другой – керосин той же массы и температуры. В каждую колбу бросили по одинаково нагретому железному кубику. Что нагреется до более высокой температуры – вода или керосин?
Керосин.

726. Почему в городах на берегу моря колебания температуры зимой и летом менее резки, чем в городах, расположенных в глубине материка?
Вода нагревается и остывает медленнее, чем воздух. Зимой она остывает и двигает теплые массы воздуха на сушу, делая климат на берегу более теплым.

727. Удельная теплоемкость алюминия равна 920 Дж/кг °С. Что это означает?
Это означает, что для нагрева 1 кг алюминия на 1 °С необходимо затратить 920 Дж.

728. Алюминиевый и медный бруски одинаковой массы 1 кг охлаждают на 1 °С. На сколько изменится внутренняя энергия каждого бруска? У какого бруска она изменится больше и на сколько?

729. Какое количество теплоты необходимо для нагрева килограммовой железной заготовки на 45 °С?

730. Какое количество теплоты требуется, чтобы нагреть 0,25 кг воды с 30 °С до 50 °С?

731. Как изменится внутренняя энергия двух литров воды при нагревании на 5 °С?

732. Какое количество теплоты необходимо для нагрева 5 г воды от 20 °С до 30 °С?

733. Какое количество теплоты необходимо для нагревания алюминиевого шарика массой 0,03 кг на 72 °С?

734. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагрева 15 кг меди на 80 °С.

735. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагрева 5 кг меди от 10 °С до 200 °С.

736. Какое количество теплоты требуется для нагрева 0,2 кг воды от 15 °С до 20 °С?

737. Вода массой 0,3 кг остыла на 20 °С. На сколько уменьшилась внутренняя энергия воды?

738. Какое количество теплоты нужно, чтобы 0,4 кг воды при температуре 20 °С нагреть до температуры 30 °С?

739. Какое количество теплоты затрачено на нагрев 2,5 кг воды на 20 °С?

740. Какое количество теплоты выделилось при остывании 250 г воды от 90 °С до 40 °С?

741. Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы 0,015 л воды нагреть на 1 °С?

742. Рассчитайте количество теплоты, необходимое, чтобы нагреть пруд объемом 300 м3 на 10 °С?

743. Какое количество теплоты нужно сообщить 1 кг воды, чтобы повысить ее температуру от 30 °С до 40 °С?

744. Вода объемом 10 л остыла от температуры 100 °С до температуры 40 °С. Какое количество теплоты выделилось при этом?

745. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагрева 1 м3 песка на 60 °С.

746. Объем воздуха 60 м3, удельная теплоемкость 1000 Дж/кг °С, плотность воздуха 1,29 кг/м3. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть его на 22 °С?

747. Воду нагрели на 10 °С, затратив 4,20 103 Дж теплоты. Определите количество воды.

748. Воде массой 0,5 кг сообщили 20,95 кДж теплоты. Какой стала температура воды, если первоначальная температура воды была 20 °С?

749. В медную кастрюлю массой 2,5 кг налито 8 кг воды при 10 °С. Какое количество теплоты необходимо, чтобы воду в кастрюле нагреть до кипения?

750. Литр воды при температуре 15 °С налит в медный ковшик массой 300 г. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть воду в ковшике на 85 °С?

751. Кусок нагретого гранита массой 3 кг помещают в воду. Гранит передает воде 12,6 кДж теплоты, охлаждаясь на 10 °С. Какова удельная теплоемкость камня?

752. К 5 кг воды при 12 °С долили горячую воду при 50 °С, получив смесь температурой 30 °С. Сколько воды долили?

753. В 3 л воды при 60 °С долили воду при 20 °С, получив воду при 40 °С. Сколько воды долили?

754. Какова будет температура смеси, если смешать 600 г воды при 80 °С с 200 г воды при 20 °С?

755. Литр воды при 90 °С влили в воду при 10 °С, причем температура воды стала 60 °С. Сколько было холодной воды?

756. Определите, сколько надо налить в сосуд горячей воды, нагретой до 60 °С, если в сосуде уже находится 20 л холодной воды при температуре 15 °С; температура смеси должна быть 40 °С.

757. Определите, какое количество теплоты требуется для нагревания 425 г воды на 20 °С.

758. На сколько градусов нагреются 5 кг воды, если вода получит 167,2 кДж?

759. Сколько потребуется тепла, чтобы m граммов воды при температуре t1, нагреть до температуры t2?

760. В калориметр налито 2 кг воды при температуре 15 °С. До какой температуры нагреется вода калориметра, если в нее опустить латунную гирю в 500 г, нагретую до 100 °С? Удельная теплоемкость латуни 0,37 кДж/(кг °С).

761. Имеются одинакового объема куски меди, олова и алюминия. Какой из этих кусков обладает наибольшей и какой наименьшей теплоемкостью?

762. В калориметр было налито 450 г воды, температура которой 20 °С. Когда в эту воду погрузили 200 г железных опилок, нагретых до 100 °С, температура воды стала 24 °С. Определите удельную теплоемкость опилок.

763. Медный калориметр весом 100 г вмещает 738 г воды, температура которой 15 °С. В этот калориметр опустили 200 г меди при температуре 100 °С, после чего температура калориметра поднялась до 17 °С. Какова удельная теплоемкость меди?

764. Стальной шарик массой 10 г вынут из печи и опущен в воду с температурой 10 °С. Температура воды поднялась до 25 °С. Какова была температура шарика в печи, если масса воды 50 г? Удельная теплоемкость стали 0,5 кДж/(кг °С).

770. Стальной резец массой 2 кг был нагрет до температуры 800 °С и затем опущен в сосуд, содержащий 15 л воды при температуре 10 °С. До какой температуры нагреется вода в сосуде?

(Указание. Для решения данной задачи необходимо составить уравнение, в котором за неизвестное принять искомую температуру воды в сосуде после опускания резца.)

771. Какой температуры получится вода, если смешать 0,02 кг воды при 15 °С, 0,03 кг воды при 25 °С и 0,01 кг воды при 60 °С?

772. Для отопления хорошо вентилируемого класса требуется количество теплоты 4,19 МДж в час. Вода поступает в радиаторы отопления при 80 °С, а выходит из них при 72 °С. Сколько воды нужно подавать каждый час в радиаторы?

773. Свинец массой 0,1 кг при температуре 100 °С погрузили в алюминиевый калориметр массой 0,04 кг, содержащий 0,24 кг воды при температуре 15 °С. После чего в калориметре установилась температура 16 °С. Какова удельная теплоемкость свинца?