Формула для обчислення кількості теплоти, що віддається. Кількість теплоти. питома теплоємність. формула обчислення кількості теплоти, що виділяється або поглинається при зміні температури тіла

Завдання на розрахунок кількості теплоти вирішують із застосуванням формули Для того щоб попередити механічне запам'ятовування формули, необхідно особливо на початку вивчення теми запитувати учнів її зміст та виведення її з міркувань з використанням поняття питомої теплоємності речовини. Спочатку за формулою виконують лише прямі розрахунки, тобто знаходять кількість теплотиЗнаходження інших величин і особливо температур і багатьох учнів нелегка завдання. Тут слід постійно звертатися до знань учнів з математики та терпляче пояснювати суть справи на простих числових прикладах. Одночасно потрібно домовитися з учителем математики про те, щоб на уроках алгебри він розібрав з учнями кілька завдань, які зводяться до розв'язання рівнянь типу. теплового балансу.

При вирішенні завдань за формулою слід звернути увагу учнів на те, що для знаходження отриманої або відданої тілом теплоти необхідно знати абсолютне значення різниці температур. Тому при розрахунках з більшої за абсолютним значенням температури віднімають меншу. Віднімання з кінцевої температури початкової у ряді випадків може призвести до негативного значення теплоти, що вимагатиме додаткових пояснень або ж, при вирішенні завдань на рівняння теплового балансу, взагалі до невірної відповіді.

Завдання, пов'язані з розрахунками кількості теплоти, повинні бути якомога простішими. Більш складні завдання у порядку повторення та поглиблення матеріалу слід вирішувати щодо молекулярної фізики в IX класі. Для створення наочних образів та уявлень про теплові процеси бажано ширше

використовувати графічні методирозв'язання задач. На жаль, на час вивчення даного матеріалуучні VII класу ще мають навичок креслення графіків. Тому вчителю фізики необхідно провести спеціальне заняття на цю тему.

190. 1 кг води та заліза нагріли на На скільки змінилася їхня внутрішня енергія і як цю зміну пояснити молекулярною теорією?

191. Що швидше охолоне від 100 ° С до кімнатної температури: залізна праска або алюмінієвий чайник, маса якого разом із водою дорівнює масі праски?

192 (е). За допомогою термометра та склянок з гарячою та холодною водоювизначте, яке із двох невеликих за обсягом тіл має велику теплоємність.

193. На малюнку 28 наведено графік зміни температури води, міді та заліза, отриманий при нагріванні на пальниках, що дають у рівні проміжки часу однакову кількість теплоти. Вкажіть, який з них побудований для води, який – для міді та який – для заліза.

194. На плиті нагрівалася алюмінієва каструляз водою. Маса каструлі води - Побудуйте зразкові графіки збільшення з часом теплоти, отриманої водою та каструлею.

195. За даними попереднього завдання розрахуйте, яка кількість теплоти необхідна для нагрівання води та каструлі від 10 до 60°С.

Рішення. Кількість теплоти, отримана каструлею:

Кількість теплоти, отримана водою:

196. Для визначення питомої теплоємності сталі в калориметр, що містить води при 13° С, було опущено сталеве тіло масою нагріте до 100°С.

Рішення. Завдання розглядається у зв'язку з виконанням лабораторної роботивизначення питомої теплоємності твердого тіла. Вона вимагає складання та вирішення рівняння теплового балансу.

Враховуючи недостатню математичну підготовку учнів, до шуканого рівняння підходять поступово, виконуючи попередньо низку проміжних дій. Тобто завдання слід вирішувати синтетичним методом, бажано з питаннями, не прагнучи отримати рівняння у загальному вигляді.

Спеціального позначення температури суміші за допомогою літери у VII класі вводити не потрібно.

1. Яку кількість теплоти одержала вода?

2. Яку кількість теплоти віддало тіло?

За законом збереження енергії град.

3. Чому дорівнює питома теплоємністьстали?

Аналізуючи рішення, слід звернути увагу учнів те що, що у першому наближенні не враховувалися втрати тепла на нагрівання калориметра, повітря та ін.

Повною мірою прийоми складання рівнянь теплового балансу учні повинні засвоїти у ІХ класі. Деякі питання методики розв'язання задач цього типу пояснимо на прикладі задач 197 та 198.

197. У посудину спочатку налили води при температурі, а потім води при температурі. Визначити температуру суміші. Нагріванням судини знехтувати.

Рішення 1. Умовимося записувати в лівій частині рівняння члени, які відносяться до теплоти відданої, а в правій – отриманої тілами.

Якщо при вирішенні цього завдання учень буде знаходити різницю між початковою та кінцевою температурою, то отримає рівняння град та безглузду відповідь

Рішення 2. Складемо таблицю та за її даними побудуємо графік нагрівання та охолодження взятих кількостей води (рис. 29).

(Див. скан)

Графік, викреслений на папері учнівського зошита, дає з точністю до другого знака те саме значення, що і розрахунки за рівнянням теплового балансу.

198. У 200 г води при 20°С поміщають заліза при 10° міді при температурі суміші.

Рішення. Складність завдання у тому, що незрозуміло, віддає чи приймає теплоту вода. При вирішенні, однак, вийде правильна відповідь, якщо керуватися загальним правилом: записувати теплоту, що віддається тілами, в лівій частині рівняння і віднімати з приблизно більшої температури меншу. Отримання члена з негативним знакомрівносильно перенесення його в іншу частину рівняння зі знаком плюс (правило справедливо за відсутності агрегатних перетворень).

Припустимо, що вода отримує теплоту

Якщо ж припустити, що вода охолоджується, то рівняння набуде вигляду

Обидва рівняння дадуть ту саму відповідь. Однак правильно описує процес друге рівняння, на що слід звернути увагу учнів при аналізі отриманого результату.

Кількість теплоти- Енергія, яку отримує або втрачає тіло при теплопередачі.
Кількість теплоти, необхідне тілудля нагрівання, залежить від його m, різниці температур та роду речовини.
Q – кількість теплоти.
Що більше m тіла, то більше Q знадобиться. При охолодженні тіло передає тим більше Q, що більше його m.
Кількість теплоти можна виміряти калориметром.
Питома теплоємність– кількість теплоти, необхідна даному тілумасою 1 кг для нагрівання на 1°С.
з () – питома теплоємність. У різних речовин вона різна.
Наприклад: вода = 4200(), лід = 2100().
Розрахунок Q:
Q = cmDt
Dt = t до - t н
При теплообміні U тіл, що нагріваються, збільшується на стільки, на скільки зменшується U тіл, що остигають.
Q1 = Q2 – рівняння теплового балансу.

КВИТОК №7

ПЛАВЛЕННЯ І ВІДТВЕРДЖЕННЯ КРИСТАЛІЧНИХ ТІЛ. ПІДДІЛЬНА ТЕПЛОТА ПЛАВЛЕННЯ. ПОЯСНЕННЯ ПРОЦЕСУ ПЛАВЛЕННЯ ТА ЗАТВЕРДЖЕННЯ НА ОСНОВІ ВЧЕННЯ ПРО МОЛЕКУЛЯРНЕ БУДОВА РЕЧОВИНИ.

Плавлення- Перехід речовини з твердого стану в рідкий.
Температура плавлення- температура, за якої речовини плавляться.
Речовини твердіють за тієї ж постійної t, що і плавляться. У аморфних тіл певної t плавлення немає.
Вся енергія, що підводиться до тіла під час плавлення, йде на руйнування кристалічних ґрат, а при затвердінні – на її вибудовування.
При цих процесах Е до залишається незмінною, а Е п змінюється.
Питома теплота плавлення- фізична величина, що показує, скільки теплоти необхідно повідомити кристалічному тілу масою 1 кг, щоб при t плавлення повністю перевести його в рідкий стан.
l () - Питома теплота плавлення.
Q = lm
При нагріванні до t плавлення середня швидкість руху молекул зростає ? Е к і t збільшуються ? розмах коливань молекул збільшується, порушується порядок частинок ? плавлення.
При кристалізації Е до і швидкість молекул в охолодженій речовині зменшується розташування молекул стає впорядкованим вибудовується кристалічна решітка.

КВИТОК №8

ІСПАРЕННЯ І КОНДЕНСАЦІЯ. ПРИЧИНИ, ВІД ЯКИХ ЗАЛЕЖИТЬ ШВИДКІСТЬ ІСПАРЕННЯ РІДИНИ. ПОЯСНЕННЯ ПРОЦЕСУ ПАРОУТВОРЕННЯ НА ОСНОВІ ВЧЕННЯ ПРО МОЛЕКУЛЯРНЕ БУДОВА РЕЧОВИНИ.

Пароутворення- Перетворення рідини в пар.
Випаровування- Пароутворення з поверхні рідини.

При русі молекули підходять вгору (до поверхні рідини), якщо їх Е до більше Е п, то молекула залишає рідину.
Швидкість випаровування рідини залежить від:

2. Роду речовини

3. S поверхні

4. Стан водяної пари

Випаровування = конденсація

Конденсація- Перетворення пари в рідини.
Конденсація супроводжується виділенням енергії.

Приклад випаровування та конденсації – кругообіг води в природі.

Що швидше нагріється на плиті – чайник чи відро води? Відповідь очевидна – чайник. Тоді друге питання – чому?

Відповідь не менш очевидна - тому що маса води в чайнику менша. Чудово. А тепер ви можете зробити самостійно справжнісінький фізичний досвід в домашніх умовах. Для цього вам знадобиться дві однакові невеликі каструльки, рівна кількість води та рослинного масла, наприклад, по півлітра та плита. На однаковий вогонь ставте каструльки з олією та водою. А тепер просто спостерігайте, що швидше нагріватиметься. Якщо є градусник для рідин, можна застосувати його, якщо ні, можна просто пробувати температуру іноді пальцем, тільки обережно, щоб не обпектися. У будь-якому випадку ви незабаром переконаєтеся, що олія нагрівається значно швидше за воду. І ще одне питання, яке теж можна продати у вигляді досвіду. Що швидше закипить - тепла водачи холодна? Все знову очевидно – тепла буде на фініші першою. Навіщо всі ці дивні питання та досліди? До того щоб визначити фізичну величину, що називається «кількістю теплоти».

Кількість теплоти

Кількість теплоти - це енергія, яку тіло втрачає або набуває при теплопередачі. Це зрозуміло і з назви. При охолодженні тіло втрачатиме кілька теплоти, а при нагріванні - поглинати. А відповіді на наші запитання показали нам, від чого залежить кількість теплотиПо-перше, чим більше маса тіла, тим більше теплоти треба витратити зміну його температури однією градус. По-друге, кількість теплоти, необхідне для нагрівання тіла, залежить від тієї речовини, з якої воно складається, тобто від роду речовини. І по-третє, різниця температур тіла до та після теплопередачі також важлива для наших розрахунків. Виходячи з усього вищесказаного, ми можемо визначити кількість теплоти формулою:

Q=cm(t_2-t_1) ,

де Q - кількість теплоти,
m - маса тіла,
(t_2-t_1) - різниця між початковою та кінцевою температурами тіла,
c - питома теплоємність речовини, що знаходиться з відповідних таблиць.

За цією формулою можна зробити розрахунок кількості теплоти, яку необхідно, щоб нагріти будь-яке тіло або яке це тіло виділить при охолодженні.

Вимірюється кількість теплоти в джоулях (1 Дж), як і будь-який вид енергії. Однак, цю величину ввели не так давно, а вимірювати кількість теплоти люди почали набагато раніше. І користувалися вони одиницею, що широко використовується й у наш час – калорія (1 кал). 1 калорія - це така кількість теплоти, яка буде потрібна для нагрівання 1 грама води на 1 градус Цельсія. Керуючись цими даними, любителі підраховувати калорії в їжі, що можуть з'їдати, можуть заради інтересу підрахувати, скільки літрів води можна закип'ятити тією енергією, яку вони споживають з їжею протягом дня.