Розрахунок кількості теплоти, необхідної для нагрівання тіла або виділеного ним при охолодженні
Теплові явища

У ході цього уроку всі бажаючі зможуть отримати уявлення про тему «Розрахунок кількості теплоти, необхідної для нагрівання тіла або виділеного ним при охолодженні». Тут ми продовжимо вивчення теплових явищ і поговоримо про виділення кількості теплоти при нагріванні або охолодженні тіла. Ми дізнаємося, що ця величина залежить від маси тіла, від різниці температур та від питомої теплоємності речовини. Розглянемо формули, що пов'язують ці величини. І розберемо рішення однієї задачі на перебування необхідної кількості теплоти для заданих умов.

Тема: Теплові явища

Урок: Розрахунок кількості теплоти, необхідної для нагрівання тіла або виділеного ним при охолодженні

Цей урок присвячений обчисленню кількості теплоти при нагріванні тіла або виділеного ним при охолодженні.

Вміння обчислювати необхідна кількістьтеплоти є дуже важливим. Це може знадобитися, наприклад, при обчисленні кількості теплоти, яку потрібно повідомити воді для обігріву приміщення. Або кількість теплоти, що виділяється при спалюванні палива у різних двигунах.

Для обчислення кількості теплоти необхідно знати три речі:

1. Маса тіла (яку, як правило, можна виміряти за допомогою ваг).

2. Різниця температур, яку необхідно нагріти тіло чи охолодити його (зазвичай вимірюється з допомогою термометра).

3. Питома теплоємність тіла (яку можна визначити за таблицею).

Формула, за якою обчислюється кількість теплоти, виглядає такою

У цій формулі фігурують такі величини:

Кількість теплоти, що вимірюється в Джоулях (Дж);

Питома теплоємність речовини, що вимірюється в ;

- різниця температур, що вимірюється в градусах Цельсія ().

Розглянемо завдання на обчислення кількості теплоти.

У мідній склянці масою грам знаходиться вода об'ємом літрів при температурі. Яку кількість теплоти необхідно передати склянці з водою, щоб їхня температура стала рівною?

Рішення:

Спочатку запишемо коротка умова (Дано). І переведемо всі величини до системи інтернаціонал (СІ).

Дано:	СІ
Знайти:

Рішення:

Спочатку визначимо: які ще величини будуть потрібні нам для вирішення цього завдання? По таблиці питомої теплоємності знаходимо (питома теплоємність міді, оскільки за умовою склянку - мідний), (питома теплоємність води, оскільки за умовою у склянці знаходиться вода). Крім того, ми знаємо, що для обчислення кількості

теплоти нам знадобиться маса води. За умовою нам дано лише обсяг. Тому з таблиці візьмемо густину води: .

Тепер у нас є все необхідне для вирішення цього завдання.

Зауважимо, що підсумкова кількість теплоти складатиметься з двох: кількості теплоти, необхідної для нагрівання мідної склянки, та кількості теплоти, необхідної для нагрівання води в ньому:

Розрахуємо спочатку кількість теплоти, необхідну для нагрівання мідної склянки:

Перш ніж обчислити кількість теплоти, необхідну для нагрівання води, розрахуємо масу води за формулою, яка добре знайома нам з 7 класу:

Тепер можемо обчислити:

Тоді можемо обчислити: .

Нагадаємо, що означає: кілоджоулі. Приставка «кіло» означає , тобто .

Відповідь:.

Для зручності розв'язання задач на знаходження кількості теплоти (так звані прямі задачі) та пов'язаних з цим поняттям величин можна користуватися наступною таблицею.

Шукана величина	Позначення	Одиниці виміру	Основна формула	Формула для величини
Кількість теплоти
Питома теплоємність речовини
Маса тіла
Початкова температура

Формулу для кінцевої температури спробуйте вивести самостійно.

Варто зазначити, що, звичайно, запам'ятовувати ці формули не потрібно. Головне пам'ятати базову формулу та вміти виводити з неї всі необхідні величини.

На наступному уроці ми проведемо лабораторну роботу, мета якої - навчитися експериментально визначати питому теплоємність твердого тіла

1. Генденштейн Л. Е., Кайдалов А. Б., Кожевніков В. Б. / За ред. Орлова Ст А., Ройзена І. І. Фізика 8. - М.: Мнемозіна.

2. Перишкін А. В. Фізика 8. – М.: Дрофа, 2010.

3. Фадєєва А. А., Засов А. В., Кисельов Д. Ф. Фізика 8. - М: Просвітництво.

1. Новосибірська відкрита освітня мережа ().

2. Фестиваль педагогічних ідей « Відкритий урок» ().

1. Стор. 25, параграф 9, питання №1-4, вправа 4 . Перишкін А. В. Фізика 8. – М.: Дрофа, 2010.

2. Знайдіть формулу для знаходження кінцевої температури за аналогією з початковою температурою із наведеної в уроці таблиці.

3. Сталева деталь масою при обробці на токарному верстатінагрілася на . Скільки енергії витратив двигун на нагрівання деталі?

4. Яку кількість теплоти віддає склянку окропу об'ємом, охолоджуючись до температури?

Презентація на тему: Розрахунок кількості теплоти, необхідної для нагрівання тіла та виділеного ним при його охолодженні

1 із 17

Презентація на тему:Розрахунок кількості теплоти, необхідної для нагрівання тіла та виділеного ним при його охолодженні

№ слайду 1

Опис слайду:

№ слайду 2

Опис слайду:

Мета уроку: визначити формулу розрахунку кількості теплоти, необхідної зміни температури тіла; проаналізувати формулу; відпрацювання практичних навичок під час вирішення завдань; продовжувати навчатися аналізувати умови завдання; аналізувати та оцінювати відповідь однокласників;

№ слайду 3

Опис слайду:

Без тепла немає життя. Але надто сильний холод та спека руйнує все живе. Всі тіла, навіть брили льоду, випромінюють енергію, але слабо нагріті тіла випромінюють мало енергії, і це випромінювання не сприймається людським оком. У вісімнадцятому столітті багато вчених вважали, що теплота - це особлива речовина "теплород", невагома "рідина", що міститься в тілах. Нині ми знаємо. Що це негаразд. Сьогодні ми говоритимемо про теплоту і теплові явища, а також навчимося розраховувати кількість теплоти, необхідну для нагрівання тіла і що виділяється при його охолодженні.

№ слайда 4

Опис слайду:

Всебічна перевірка знань 1. Енергію руху та взаємодії частинок, з яких складається тіло, називають внутрішньою енергією. 2. Внутрішню енергію тіла не можна збільшити, роблячи з нього роботу. 3. Перенесення енергії від холоднішого тіла до гарячішого називають теплопровідністю. 4. При теплопровідності речовина не переміщається від кінця тіла до іншого. 5. Конвекція відбувається у твердих тілах. 6. Енергія, яку тіло віддає або отримує при теплопередачі, називається кількістю теплоти. 7. Випромінювання – це вид теплопередачі. 8. Перенесення енергії від одного тіла до іншого або від однієї частини до іншої здійснюють молекули або інші частинки. 9. Внутрішня енергія вимірюється у Ньютонах. 10. Кількість теплоти, необхідне нагрівання тіла залежить від роду речовини

№ слайду 5

Опис слайду:

№ слайду 6

Опис слайду:

№ слайду 7

Опис слайду:

Шляхом теплопровідності через дно та стінки котелка внутрішня енергія полум'я переходить у внутрішню енергію туристичної юшки. Шляхом випромінювання – у внутрішню енергію долонь туриста та його одягу. А шляхом конвекції – у внутрішню енергію повітря над багаттям.

№ слайду 8

Опис слайду:

Якісні завдання. З російської казки “Лиска - сестричка і сірий Вовк”. Вовк пішов на річку, опустив хвіст у ополонку і почав примовляти: “ Ловись, рибка, і мала та велика! Ловись, рибка і мала і велика!”. Слідом за ним і лисиця з'явилася; ходить біля вовка і причитує: “Ясні, ясні на небі зірки! Мерзни, мерзни вовчий хвіст!”. Хвіст і примерз. Яким шляхом залишило тепло хвіст вовка? (Випромінюванням).

№ слайду 9

Опис слайду:

З алтайської казки "Горностай і заєць". Мовчки думав свою думу мудрий ведмідь. Перед ним палко тріщало велике багаття, над вогнем на залізному триніжку стояв золотий котел із сімома бронзовими вушками. Цей свій улюблений казан ведмідь ніколи не чистив: боявся, що разом із брудом щастя піде, і золотий казан був завжди ста шарами сажі як оксамитом покритий. Чи впливало на нагрівання води те, що котел був покритий "ста шарами сажі"? Так, так як пориста сажа, то нагрівання води відбуватиметься повільніше

№ слайду 10

Урок у 8 класі

Практична роботапо темі:

«Розрахунок кількості теплоти необхідного для нагрівання тіла або виділеного ним при охолодженні. Знаходження питомої теплоємності речовини».

Ціль:Навчити розраховувати кількість теплоти.

Завдання:

1.Отработка практичних навичок розрахунку кількості теплоти, необхідного для нагрівання і що виділяється при охолодженні.

2. Розвиток навичок рахунку.

3. Удосконалення навичок оформлення завдань із фізики.

План:

Вступно-мотиваційний

Привітання, постановка мети уроку, поділ на малі групи.

Актуалізація знань

Основний

Експериментальне завдання.

Вирішення задач

Оцінювання

Рівневе за картками

Рефлексія

Хід уроку:

Вступно-мотиваційний

Здрастуйте хлопці!

Всім відомо, що без тепла немає життя. Але надто сильний холод та спека руйнує все живе. Всі тіла, навіть брили льоду, випромінюють енергію, але слабо нагріті тіла випромінюють мало енергії, і це випромінювання не сприймається людським оком.

У вісімнадцятому столітті багато вчених вважали, що теплота - це особлива речовина "теплород", невагома "рідина", що міститься в тілах. Нині ми знаємо, що це не так. Сьогодні ми говоритимемо про теплоту і теплові явища, а також навчимося розраховувати кількість теплоти, необхідну для нагрівання тіла і що виділяється при його охолодженні.

розподіл на малі групиНа ваших столах лежать стікери різного кольоруПересядьте, будь ласка, жовті на правий ряд, зелені на лівий ряд.

2. Актуалізація знаньВирішення якісних завдань. (На постері)

2.1 З російської казки "Лиска - сестричка і сірий вовк". Вовк пішов на річку, опустив хвіст у ополонку і почав примовляти: “ Ловись, рибка, і мала та велика! Ловись, рибка і мала і велика!”. Слідом за ним і лисиця з'явилася; ходить біля вовка і причитує: “Ясні, ясні на небі зірки! Мерзни, мерзни вовчий хвіст!”. Хвіст і примерз. Яким шляхом залишило тепло хвіст вовка? (Випромінюванням).

2.2 З алтайської казки "Горностай і заєць". Мовчки думав свою думу мудрий ведмідь. Перед ним палко тріщало велике багаття, над вогнем на залізному триніжку стояв золотий котел із сімома бронзовими вушками. Цей свій улюблений казан ведмідь ніколи не чистив: боявся, що разом із брудом щастя піде, і золотий казан був завжди ста шарами сажі як оксамитом покритий. Чи впливало на нагрівання води те, що котел був покритий "ста шарами сажі"? (Так, так як пориста сажа, то нагрівання води відбуватиметься повільніше)

2.3 Перед тим як злетіти, нічний метелик досить довго тремтить крильцями. Чому? ( Метелик “розігрівається”, подібно до спортсмена, який робить розминку перед стартом. Частина скоєної нею механічної роботийде збільшення внутрішньої енергії).

2.4 Фокус «Негорючий папір». Цвях щільно обертають папером і нагрівають у полум'ї спиртування. Папір не горить. Чому? ( Залізо має велику теплопровідність, тому практично все тепло передається цвяхом, і папір не згорає).

3. Основний(експериментальне завдання).

Досвід зі смугастою склянкою 1 група

Склянку з тонкого скла обклеюю зсередини смужками білого та чорного паперу однакової ширини. Зовні до склянки приклеюю пластиліном на одній висоті кнопки по одній проти кожної білої та чорної смужки.

Ставлю склянку на блюдце і в нього свічку суворо до центру. Свічку запалюю.

Через деякий час кнопки починають відпадати. Поясніть результати досвіду . (Відповідь: Спочатку відпадуть ті кнопки, які приклеєні проти чорних смужок паперу, тому що тут скло більше нагрівається, чорні поверхні більше поглинають енергію випромінювання, що падає на них, ніж білі).

Досвід з льодом 2 група

Опустіть шматочок льоду в теплу водуОбчисливши її температуру до плавлення льоду, масу води з льодами обчисліть за допомогою електронних ваг. Визначте кількість теплоти, що виділяється при охолодженні води.

Запис та пояснення формули для розрахунку кількості теплоти(учень)

Вирішення задач

4. Оцінювання

Сумативне, критеріальне (таблиця оцінювання)

Таблиця оцінювання

Прізвище ім'я _______________________________________

завдання	Критерії оцінювання	позначка
Вирішення якісних завдань (пояснення їх на постері)	"5" - робота на постері, правильне пояснення відповіді, знання визначення. "4" - робота на постері, правильне пояснення відповіді. «3» – робота на постері, пропозиція ідей.
Експериментальне завдання	"5" - правильне виконання експерименту, знання визначення, правильне пояснення відповіді. "4" - правильне виконання експерименту, правильне пояснення відповіді. «3» – правильне виконання експерименту, пропозиція ідей.
Запис та пояснення формули для розрахунку кількості теплоти	"5" - правильний запис формули, Знання назв літер та їх позначень, знання одиниць вимірів фізичних величин. «4» - правильний запис формули, Знання назв літер та їх позначень «3» - правильний запис формули або Знання назв літер та його позначень, знання одиниць вимірів фізичних величин.
Вирішення задач	«5» - Правильне оформленнязавдання, хороший усний рахунок, знання формули, висновок формули «4» - Правильне оформлення задачі, знання формули, виведення формули «3» - Правильне оформлення задачі, знання формули
Результат

5. Д/зРівневе за картками

Рівень "3"

Що називається питомою теплоємністю речовини?

Що є одиницею питомої теплоємності речовини?

Питома теплоємність міді 400 Дж/кг*С. Що це означає?

Використовуючи таблицю в підручнику, визначте, яка речовина має найбільшу питому теплоємність, а яка речовина найменшу теплоємність?

Напишіть формулу розрахунку кількості теплоти.

Рівень "4"
1. З якого посуду зручніше пити гарячий чай: із алюмінієвого кухля або порцелянового кухля? Чому?
2. Яка кількість теплоти необхідна для нагрівання 2 кг цинку на 20С?
3. Розрахуйте кількість теплоти, необхідну для нагрівання чавунної праски масою 1.5 кг, для зміни її температури на 20 0 С.

Рівень "5"

Якщо у вас є два непроградуйовані термометри, як визначити, який з них нагрітий більше іншого?

Порівняйте кількість теплоти, яка буде потрібна для нагрівання на 20 0 С залізного і свинцевого брусків, якщо: а) маса брусків однакові; б) обсяги брусків однакові.

Розрахуйте кількість теплоти, необхідну для нагрівання чавунної праски масою 2 кг, для зміни її температури на 200 0 С.

Рефлексія

Я працював на уроці оцінки…..

Я підтвердив свої знання………..

Завдання були:

Мені під силу

Я не зрозумів матеріал……

721. Чому для охолодження деяких механізмів використовують воду?
Вода має велику питому теплоємність, що сприяє хорошому відводу тепла від механізму.

722. У якому разі потрібно витратити більше енергії: для нагрівання на 1 °С одного літра води або для нагрівання на 1 °С ста грамів води?
Для нагрівання літра води, оскільки чим більша маса, тим більше потрібно витратити енергію.

723. Мельхіорову та срібну виделки однакової маси опустили у гарячу воду. Чи однакову кількість теплоти вони отримають води?
Мельхіорова вилка отримає більше теплоти, бо питома теплоємністьмельхіору більше, ніж срібла.

724. По шматку свинцю та по шматку чавуну однакової маси тричі вдарили кувалдою. Який шматок сильніше нагрівся?
Свинець нагріється сильніше, тому що його питома теплоємність менша, ніж чавуну, і для нагрівання свинцю потрібно менше енергії.

725. В одній колбі знаходиться вода, в іншій – гас тієї ж маси та температури. У кожну колбу кинули однаково нагрітому залізному кубику. Що нагріється до вищої температури – вода чи гас?
Гас.

726. Чому в містах на березі моря коливання температури взимку та влітку менш різкі, ніж у містах, розташованих у глибині материка?
Вода нагрівається і остигає повільніше, ніж повітря. Взимку вона остигає і рухає теплі маси повітря на сушу, роблячи клімат на березі теплішим.

727. Питома теплоємність алюмінію дорівнює 920 Дж/кг °З. Що це означає?
Це означає, що для нагрівання 1 кг алюмінію на 1 ° С необхідно витратити 920 Дж.

728. Алюмінієвий та мідний бруски однакової маси 1 кг охолоджують на 1 °С. Наскільки зміниться внутрішня енергія кожного бруска? Якого бруска вона зміниться більше і скільки?

729. Яка кількість теплоти необхідна для нагрівання кілограмової залізної заготовки на 45 °С?

730. Яку кількість теплоти потрібно, щоб нагріти 0,25 кг води з 30 до 50 °С?

731. Як зміниться внутрішня енергія двох літрів води під час нагрівання на 5 °С?

732. Яка кількість теплоти необхідна для нагрівання 5 г води від 20 до 30 °С?

733. Яка кількість теплоти необхідна для нагрівання алюмінієвої кульки масою 0,03 кг на 72 °С?

734. Розрахуйте кількість теплоти, яка потрібна для нагрівання 15 кг міді на 80 °С.

735. Розрахуйте кількість теплоти, яка потрібна для нагрівання 5 кг міді від 10 °С до 200 °С.

736. Яка кількість теплоти потрібна для нагрівання 0,2 кг води від 15 до 20 °С?

737. Вода масою 0,3 кг захолола на 20 °С. Наскільки зменшилась внутрішня енергія води?

738. Яка кількість теплоти потрібна, щоб 0,4 кг води при температурі 20 °С нагріти до температури 30 °С?

739. Яка кількість теплоти витрачено на нагрівання 2,5 кг води на 20 °С?

740. Яка кількість теплоти виділилася при охолодженні 250 г води від 90 до 40 °С?

741. Яка кількість теплоти буде потрібна для того, щоб 0,015 л води нагріти на 1 °С?

742. Розрахуйте кількість теплоти, яка потрібна, щоб нагріти ставок об'ємом 300 м3 на 10 °С?

743. Яку кількість теплоти потрібно повідомити 1 кг води, щоб підвищити її температуру від 30 до 40 °С?

744. Вода об'ємом 10 л охолола від температури 100 °С до температури 40 °С. Яка кількість теплоти виділилася у своїй?

745. Розрахуйте кількість теплоти, яка потрібна для нагрівання 1 м3 піску на 60 °С.

746. Об'єм повітря 60 м3, питома теплоємність 1000 Дж/кг °С, щільність повітря 1,29 кг/м3. Яка кількість теплоти необхідна, щоб нагріти її на 22 °С?

747. Воду нагріли на 10 ° С, витративши 4,20 103 Дж теплоти. Визначте кількість води.

748. Воді масою 0,5 кг повідомили 20,95 кДж теплоти. Якою стала температура води, якщо початкова температура води становила 20 °С?

749. У мідну каструлю масою 2,5 кг налито 8 кг води за 10 °С. Яка кількість теплоти потрібна, щоб воду в каструлі нагріти до кипіння?

750. Літр води при температурі 15 °С налитий у мідний ковшок масою 300 г. Яка кількість теплоти необхідна, щоб нагріти воду в ковшику на 85 °С?

751. Шматок нагрітого граніту масою 3 кг поміщають у воду. Граніт передає воді 12,6 кдж теплоти, охолоджуючись на 10 °С. Яка питома теплоємність каменю?

752. До 5 кг води за 12 °С долили гарячу воду при 50 °С, отримавши суміш температурою 30 °С. Скільки води долили?

753. У 3 л води за 60 °С долили воду за 20 °С, отримавши воду за 40 °С. Скільки води долили?

754. Якою буде температура суміші, якщо змішати 600 г води при 80 °З 200 г води при 20 °С?

755. Літр води за 90 °С влили у воду за 10 °С, причому температура води стала 60 °С. Скільки було холодної води?

756. Визначте, скільки треба налити в посудину гарячої води, нагрітій до 60 ° С, якщо в посудині вже знаходиться 20 л холодної води при температурі 15 ° С; температура суміші має бути 40 °С.

757. Визначте, скільки теплоти потрібно для нагрівання 425 г води на 20 °С.

758. На скільки градусів нагріються 5 кг води, якщо вода отримає 167,2 кДж?

759. Скільки потрібно тепла, щоб m грам води при температурі t1, нагріти до температури t2?

760. У калориметр налито 2 кг води за температури 15 °С. До якої температури нагріється вода калориметра, якщо опустити в неї латунну гирю в 500 г, нагріту до 100 °С? Питома теплоємність латуні 0,37 кДж/(кг °З).

761. Є однакового обсягу шматки міді, олова та алюмінію. Який з цих шматків має найбільшу і яку найменшу теплоємність?

762. У калориметрі було налито 450 г води, температура якої 20 °С. Коли в цю воду занурили 200 г залізної тирси, нагрітої до 100 °С, температура води стала 24 °С. Визначте питому теплоємність тирси.

763. Мідний калориметр вагою 100 г містить 738 г води, температура якої 15 °С. У цей калориметр опустили 200 г міді за нормальної температури 100 °З, після чого температура калориметра піднялася до 17 °З. Яка питома теплоємність міді?

764. Сталеву кульку масою 10 г вийняти з печі і опущену у воду з температурою 10 °С. Температура води зросла до 25 °С. Якою була температура кульки в печі, якщо маса води 50 г? Питома теплоємність сталі 0,5 кДж/(кг °З).

770. Сталевий різець масою 2 кг був нагрітий до температури 800 °С і потім опущений у посудину, що містить 15 л води при температурі 10 °С. До якої температури нагріється вода у посудині?

(Вказівка. Для вирішення цього завдання необхідно скласти рівняння, в якому за невідоме прийняти температуру води, що шукається, у посудині після опускання різця.)

771. Якої температури вийде вода, якщо змішати 0,02 кг води за 15 °С, 0,03 кг води за 25 °С та 0,01 кг води за 60 °С?

772. Для опалення добре вентильованого класу потрібна кількість теплоти 4,19 МДж на годину. Вода надходить у радіатори опалення при 80 °С, а виходить із них при 72 °С. Скільки води потрібно подавати щогодини до радіаторів?

773. Свинець масою 0,1 кг при температурі 100 °З занурили в алюмінієвий калориметр масою 0,04 кг, що містить 0,24 кг води за температури 15 °С. Після цього в калориметрі встановилася температура 16 °С. Яка питома теплоємність свинцю?