721. De ce se folosește apa pentru a răci unele mecanisme?
Apa are grozav căldura specifică, care contribuie la o bună disipare a căldurii din mecanism.

722. În ce caz ar trebui cheltuită mai multă energie: pentru încălzirea unui litru de apă cu 1 °C sau pentru încălzirea a o sută de grame de apă cu 1 °C?
Pentru a încălzi un litru de apă, deoarece cu cât masa este mai mare, cu atât mai multă energie trebuie cheltuită.

723. Cupronickel și furculițe de argint de aceeași masă au fost scufundate în apă fierbinte. Primesc aceeași cantitate de căldură din apă?
O furculiță cu cupronickel va primi mai multă căldură, deoarece căldura specifică a cupronickelului este mai mare decât cea a argintului.

724. O bucată de plumb și o bucată de fontă de aceeași masă au fost lovite de trei ori cu un baros. Care parte a devenit mai fierbinte?
Plumbul se va încălzi mai mult deoarece capacitatea sa de căldură specifică este mai mică decât fonta și este nevoie de mai puțină energie pentru a încălzi plumbul.

725. Un balon conține apă, celălalt conține kerosen de aceeași masă și temperatură. În fiecare balon a fost aruncat câte un cub de fier la fel de încălzit. Ce se va încălzi la o temperatură mai mare - apă sau kerosen?
Kerosenul.

726. De ce sunt fluctuațiile de temperatură mai puțin accentuate iarna și vara în orașele de pe malul mării decât în ​​orașele situate în interior?
Apa se încălzește și se răcește mai lent decât aerul. Iarna, se răcește și mișcă masele de aer cald pe uscat, făcând clima de pe coastă mai caldă.

727. Capacitatea termică specifică a aluminiului este de 920 J/kg °C. Ce inseamna asta?
Aceasta înseamnă că este nevoie de 920 J pentru a încălzi 1 kg de aluminiu cu 1 °C.

728. Barele de aluminiu și cupru de aceeași masă de 1 kg se răcesc la 1 °C. Cât de mult se va schimba energia internă a fiecărui bloc? Care bară se va schimba mai mult și cu cât?

729. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi un kilogram de tăgle de fier cu 45 °C?

730. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi 0,25 kg de apă de la 30°C la 50°C?

731. Cum se va schimba energia internă a doi litri de apă când sunt încălzite cu 5 °C?

732. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi 5 g apă de la 20°C la 30°C?

733. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi o minge de aluminiu cu o greutate de 0,03 kg cu 72 °C?

734. Calculați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 15 kg de cupru la 80 °C.

735. Calculați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 5 kg de cupru de la 10 °C la 200 °C.

736. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi 0,2 kg de apă de la 15 °C la 20 °C?

737. Apa care cântărește 0,3 kg s-a răcit cu 20 °C. Cu cât se reduce energia internă a apei?

738. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi 0,4 kg de apă la o temperatură de 20 °C la o temperatură de 30 °C?

739. Câtă căldură se consumă pentru a încălzi 2,5 kg de apă cu 20 °C?

740. Câtă căldură a fost eliberată când 250 g de apă s-au răcit de la 90 °C la 40 °C?

741. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi 0,015 litri de apă cu 1 °C?

742. Calculați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un iaz cu un volum de 300 m3 cu 10 °C?

743. Câtă căldură trebuie transmisă unui kg de apă pentru a-i ridica temperatura de la 30°C la 40°C?

744. Apa cu un volum de 10 litri s-a răcit de la o temperatură de 100 °C la o temperatură de 40 °C. Câtă căldură se eliberează în acest caz?

745. Calculați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 m3 de nisip cu 60 °C.

746. Volum aer 60 mc, capacitate termică specifică 1000 J/kg °C, densitate aer 1,29 kg/m3. Câtă căldură este necesară pentru a o ridica la 22°C?

747. Apa a fost încălzită cu 10 ° C, cheltuind 4,20 103 J de căldură. Determinați cantitatea de apă.

748. Apa cu o greutate de 0,5 kg a raportat 20,95 kJ de căldură. Care a fost temperatura apei dacă temperatura inițială a apei era de 20°C?

749. 8 kg de apă la 10 °C se toarnă într-o cratiță de cupru de 2,5 kg. Câtă căldură este necesară pentru a aduce apa la fiert într-o cratiță?

750. Un litru de apă la o temperatură de 15 ° C se toarnă într-un oală de cupru cu o greutate de 300 g. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi apa din oală cu 85 ° C?

751. Se pune în apă o bucată de granit încălzit de 3 kg. Granitul transferă 12,6 kJ de căldură în apă, răcindu-se cu 10 °C. Care este capacitatea termică specifică a pietrei?

752. S-a adăugat apă fierbinte la 50°C la 5 kg apă la 12°C, obţinându-se un amestec cu o temperatură de 30°C. Câtă apă a fost adăugată?

753. S-a adăugat apă la 20°C la 3 litri de apă la 60°C pentru a obţine apă la 40°C. Câtă apă a fost adăugată?

754. Care va fi temperatura amestecului dacă se amestecă 600 g apă la 80°C cu 200 g apă la 20°C?

755. Un litru de apă la 90°C a fost turnat în apă la 10°C, iar temperatura apei a devenit 60°C. Câtă apă rece era?

756. Stabiliți cât să turnați într-un vas apa fierbinte, încălzit la 60 ° C, dacă vasul conține deja 20 de litri de apă rece la o temperatură de 15 ° C; temperatura amestecului trebuie să fie de 40 °C.

757. Stabiliți câtă căldură este necesară pentru a încălzi 425 g de apă cu 20 °C.

758. Câte grade se vor încălzi 5 kg de apă dacă apa primește 167,2 kJ?

759. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi m grame de apă la o temperatură t1 la o temperatură t2?

760. În calorimetru se toarnă 2 kg apă la temperatura de 15 °C. La ce temperatură se va încălzi apa calorimetrului dacă se coboară în ea o greutate de alamă de 500 g încălzită la 100 °C? Capacitatea termică specifică a alamei este de 0,37 kJ/(kg °C).

761. Sunt bucăți de cupru, cositor și aluminiu de același volum. Care dintre aceste piese are cea mai mare și care cea mai mică capacitate de căldură?

762. S-au turnat în calorimetru 450 g apă, a cărei temperatură este de 20 °C. Când 200 g de pilitură de fier încălzită la 100°C au fost scufundate în această apă, temperatura apei a devenit 24°C. Determinați capacitatea termică specifică a rumegușului.

763. Un calorimetru de cupru care cântărește 100 g conține 738 g de apă, a cărei temperatură este de 15 °C. 200 g de cupru au fost coborâte în acest calorimetru la o temperatură de 100 °C, după care temperatura calorimetrului a crescut la 17 °C. Care este capacitatea termică specifică a cuprului?

764. O bilă de oțel cântărind 10 g se scoate din cuptor și se coboară în apă la o temperatură de 10 °C. Temperatura apei a urcat la 25°C. Care a fost temperatura bilei în cuptor dacă masa de apă este de 50 g? Capacitatea termică specifică a oțelului este de 0,5 kJ/(kg °C).

770. O daltă de oțel cântărind 2 kg a fost încălzită la o temperatură de 800 °C și apoi coborâtă într-un vas care conținea 15 litri de apă la o temperatură de 10 °C. La ce temperatură va fi încălzită apa din vas?

(Indicație. Pentru a rezolva această problemă, este necesar să se creeze o ecuație în care temperatura dorită a apei din vas după coborârea tăietorului este luată ca necunoscută.)

771. Ce temperatură va avea apa dacă amesteci 0,02 kg apă la 15 °C, 0,03 kg apă la 25 °C și 0,01 kg apă la 60 °C?

772. Încălzirea unei clase bine ventilate necesită o cantitate de căldură de 4,19 MJ pe oră. Apa intră în caloriferele de încălzire la 80°C și iese la 72°C. Câtă apă ar trebui să fie furnizată caloriferelor la fiecare oră?

773. Plumbul cântărind 0,1 kg la o temperatură de 100 °C a fost scufundat într-un calorimetru de aluminiu cu o greutate de 0,04 kg care conținea 0,24 kg apă la o temperatură de 15 °C. După aceea, temperatura de 16 °C a fost stabilită în calorimetru. Care este capacitatea termică specifică a plumbului?

Obiectivul articolului nostru este cantitatea de căldură. Vom lua în considerare conceptul de energie internă, care se transformă atunci când această valoare se schimbă. De asemenea, vom prezenta câteva exemple de aplicare a calculelor în activitatea umană.

Căldură

Cu orice cuvânt limbă maternă fiecare persoană are propriile asociații. Sunt definite experienta personalași sentimente iraționale. Ce este de obicei reprezentat de cuvântul „căldură”? O pătură moale, o baterie de încălzire centrală funcțională iarna, prima lumina soarelui primavara, pisica. Sau privirea unei mame, un cuvânt reconfortant de la un prieten, atenție oportună.

Fizicienii înțeleg prin aceasta un termen foarte specific. Și foarte important, mai ales în unele secțiuni ale acestei științe complexe, dar fascinante.

Termodinamica

Nu merită să luați în considerare cantitatea de căldură izolat de cele mai simple procese pe care se bazează legea conservării energiei - nimic nu va fi clar. Prin urmare, pentru început, le reamintim cititorilor noștri.

Termodinamica consideră orice lucru sau obiect ca o combinație a unui număr foarte mare de părți elementare - atomi, ioni, molecule. Ecuațiile sale descriu orice modificare a stării colective a sistemului ca întreg și ca parte a întregului atunci când se modifică parametrii macro. Acestea din urmă sunt înțelese ca temperatură (notată cu T), presiune (P), concentrație de componente (de obicei C).

Energie interna

Energia internă este un termen destul de complicat, al cărui sens ar trebui înțeles înainte de a vorbi despre cantitatea de căldură. Indică energia care se modifică odată cu creșterea sau scăderea valorii parametrilor macro ai obiectului și nu depinde de sistemul de referință. Face parte din energia totală. El coincide cu el în condițiile în care centrul de masă al obiectului studiat este în repaus (adică nu există nicio componentă cinetică).

Când o persoană simte că un obiect (de exemplu, o bicicletă) s-a încălzit sau s-a răcit, aceasta arată că toate moleculele și atomii care alcătuiesc acest sistem au experimentat o schimbare a energiei interne. Cu toate acestea, constanța temperaturii nu înseamnă păstrarea acestui indicator.

Munca si caldura

Energia internă a oricărui sistem termodinamic poate fi transformată în două moduri:

• lucrând la el;
• în timpul schimbului de căldură cu mediul.

Formula pentru acest proces arată astfel:

dU=Q-A, unde U este energia internă, Q este căldura, A este muncă.

Cititorul să nu se lase înșelat de simplitatea expresiei. Permutarea arată că Q=dU+A, dar introducerea entropiei (S) aduce formula la forma dQ=dSxT.

Deoarece în acest caz ecuația ia forma unei ecuații diferențiale, prima expresie necesită același lucru. În plus, în funcție de forțele care acționează în obiectul studiat și de parametrul care este calculat, se obține raportul necesar.

Să luăm o bilă de metal ca exemplu de sistem termodinamic. Dacă puneți presiune pe el, îl aruncați în sus, îl aruncați într-o fântână adâncă, atunci asta înseamnă să lucrați la el. În exterior, toate aceste acțiuni inofensive nu vor provoca niciun rău mingii, dar energia sa internă se va schimba, deși foarte ușor.

A doua modalitate este transferul de căldură. Acum ajungem la scopul principal din acest articol: o descriere a cantității de căldură. Aceasta este o astfel de schimbare a energiei interne a unui sistem termodinamic care are loc în timpul transferului de căldură (vezi formula de mai sus). Se măsoară în jouli sau calorii. Evident, dacă mingea este ținută peste o brichetă, la soare, sau pur și simplu într-o mână caldă, se va încălzi. Și apoi, prin schimbarea temperaturii, poți afla cantitatea de căldură care i-a fost comunicată în același timp.

De ce gazul este cel mai bun exemplu de schimbare a energiei interne și de ce studenților nu le place fizica din cauza asta

Mai sus, am descris modificările parametrilor termodinamici ai unei mingi metalice. Nu sunt foarte vizibile fără dispozitive speciale, iar cititorul este lăsat să spună un cuvânt despre procesele care au loc cu obiectul. Un alt lucru este dacă sistemul este pe gaz. Apăsați pe el - va fi vizibil, încălziți-l - presiunea va crește, o va coborî sub pământ - și acest lucru se poate repara cu ușurință. Prin urmare, în manuale, gazul este cel mai adesea luat ca un sistem termodinamic vizual.

Dar, vai, în învăţământul modern nu se acordă prea multă atenție experimentelor reale. om de știință care scrie Trusa de instrumente El înțelege perfect ce este în joc. Lui i se pare că, folosind exemplul moleculelor de gaz, toți parametrii termodinamici vor fi demonstrați în mod adecvat. Dar pentru un student care tocmai descoperă această lume, este plictisitor să audă despre un balon ideal cu un piston teoretic. Dacă școala ar avea adevărate laboratoare de cercetare și ore dedicate lucrului în ele, totul ar fi diferit. Până acum, din păcate, experimentele sunt doar pe hârtie. Și, cel mai probabil, tocmai asta îi determină pe oameni să considere această ramură a fizicii ca pe ceva pur teoretic, departe de viață și inutil.

Prin urmare, am decis să dăm ca exemplu bicicleta deja menționată mai sus. O persoană apasă pe pedale - lucrează la ele. Pe lângă comunicarea cuplului întregului mecanism (datorită căruia bicicleta se mișcă în spațiu), se modifică energia internă a materialelor din care sunt realizate pârghiile. Ciclistul împinge mânerele pentru a se întoarce și din nou face treaba.

Energia internă a învelișului exterior (plastic sau metal) este crescută. O persoană merge într-o poiană sub soarele strălucitor - bicicleta se încălzește, cantitatea de căldură se schimbă. Se oprește pentru a se odihni la umbra unui stejar bătrân și sistemul se răcește, irosind calorii sau jouli. Crește viteza - crește schimbul de energie. Cu toate acestea, calculul cantității de căldură în toate aceste cazuri va arăta o valoare foarte mică, imperceptibilă. Prin urmare, se pare că manifestările fizicii termodinamice în viata reala Nu.

Aplicarea calculelor pentru modificările cantității de căldură

Probabil, cititorul va spune că toate acestea sunt foarte informative, dar de ce suntem așa chinuiți la școală cu aceste formule. Și acum vom da exemple în ce domenii ale activității umane sunt necesare în mod direct și cum acest lucru se aplică oricui în viața de zi cu zi.

Pentru început, uită-te în jurul tău și numără: câte obiecte metalice te înconjoară? Probabil mai mult de zece. Dar înainte de a deveni o agrafă, vagon, inel sau unitate flash, orice metal este topit. Fiecare fabrică care prelucrează, de exemplu, minereu de fier trebuie să înțeleagă cât de mult combustibil este necesar pentru a optimiza costurile. Și atunci când se calculează acest lucru, este necesar să se cunoască capacitatea termică a materiilor prime care conțin metal și cantitatea de căldură care trebuie să i se transmită pentru ca toate procesele tehnologice să aibă loc. Deoarece energia eliberată de o unitate de combustibil este calculată în jouli sau calorii, formulele sunt necesare direct.

Sau un alt exemplu: majoritatea supermarketurilor au un departament cu produse congelate - peste, carne, fructe. În cazul în care materiile prime din carne de animale sau fructe de mare sunt transformate într-un semifabricat, aceștia trebuie să știe câtă energie electrică vor folosi unitățile de refrigerare și congelare pe tonă sau unitate de produs finit. Pentru a face acest lucru, ar trebui să calculați câtă căldură pierde un kilogram de căpșuni sau calmari atunci când este răcit cu un grad Celsius. Și în cele din urmă, aceasta va arăta câtă energie electrică va cheltui un congelator de o anumită capacitate.

Avioane, nave, trenuri

Mai sus, am arătat exemple de obiecte relativ imobile, statice, care sunt informate sau, dimpotrivă, li se ia o anumită cantitate de căldură. Pentru obiectele care se deplasează în procesul de funcționare în condiții de schimbare constantă a temperaturii, calculele cantității de căldură sunt importante dintr-un alt motiv.

Există așa ceva ca „oboseala metalică”. Include, de asemenea, sarcinile maxime admise la o anumită rată de schimbare a temperaturii. Imaginați-vă un avion care decolează din tropicele umede în atmosfera superioară înghețată. Inginerii trebuie să muncească din greu pentru ca acesta să nu se destrame din cauza fisurilor din metal care apar la schimbarea temperaturii. Ei caută o compoziție de aliaj care să reziste la sarcini reale și să aibă o marjă mare de siguranță. Și pentru a nu căuta orbește, în speranța de a da din greșeală compoziția dorită, trebuie să faci o mulțime de calcule, inclusiv cele care includ modificări ale cantității de căldură.

Puteți modifica energia internă a gazului din cilindru nu numai lucrând, ci și încălzind gazul (Fig. 43). Dacă pistonul este fix, atunci volumul gazului nu se va modifica, dar temperatura și, prin urmare, energia internă, va crește.
Procesul de transfer de energie de la un corp la altul fără a lucra se numește transfer de căldură sau transfer de căldură.

Energia transferată organismului ca rezultat al transferului de căldură se numește cantitatea de căldură. Cantitatea de căldură se mai numește și energia pe care corpul o eliberează în procesul de transfer de căldură.

Imaginea moleculară a transferului de căldură.În timpul schimbului de căldură la granița dintre corpuri, moleculele care se mișcă încet ale unui corp rece interacționează cu moleculele care se mișcă mai rapid ale unui corp fierbinte. Ca urmare, energiile cinetice ale moleculelor sunt aliniate și vitezele moleculelor unui corp rece cresc, în timp ce cele ale unui corp fierbinte scad.

În timpul schimbului de căldură, nu există o conversie a energiei dintr-o formă în alta: o parte din energia internă a unui corp fierbinte este transferată unui corp rece.

Cantitatea de căldură și capacitatea de căldură. Din cursul de fizică clasa a VII-a se știe că pentru a încălzi un corp cu masa m de la temperatura t 1 la temperatura t 2 este necesar să se informeze despre cantitatea de căldură.

Q \u003d cm (t 2 - t 1) \u003d cmΔt. (4,5)

Când corpul se răcește, temperatura sa eternă t 2 este mai mică decât t 1 inițial și cantitatea de căldură degajată de corp este negativă.
Coeficientul c din formula (4.5) se numește căldura specifică. Capacitatea termică specifică este cantitatea de căldură pe care 1 kg dintr-o substanță o primește sau o degajă atunci când temperatura acesteia se modifică cu 1 K.

Capacitatea termică specifică este exprimată în jouli pe kilogram ori kelvin. Corpurile diferite necesită o cantitate diferită de energie pentru a crește temperatura cu 1 K. Astfel, capacitatea termică specifică a apei este de 4190 J/(kg K), iar cea a cuprului este de 380 J/(kg K).

Capacitatea termică specifică depinde nu numai de proprietățile substanței, ci și de procesul prin care are loc transferul de căldură. Dacă încălziți un gaz la presiune constantă, acesta se va extinde și va funcționa. Pentru a încălzi un gaz cu 1°C la presiune constantă, va trebui să transfere mai multă căldură decât să-l încălzească la volum constant.

lichidă şi corpuri solide se extind ușor atunci când sunt încălzite, iar capacitățile lor termice specifice la volum constant și presiune constantă diferă puțin.

Căldura specifică de vaporizare. Pentru a transforma un lichid în vapori, trebuie să i se transfere o anumită cantitate de căldură. Temperatura lichidului nu se modifică în timpul acestei transformări. Transformarea unui lichid în vapori la o temperatură constantă nu duce la o creștere a energiei cinetice a moleculelor, ci este însoțită de o creștere a energiei potențiale a acestora. La urma urmei, distanța medie dintre moleculele de gaz este de multe ori mai mare decât între moleculele lichide. În plus, o creștere a volumului în timpul tranziției unei substanțe de la starea lichidă la starea gazoasă necesită un lucru împotriva forțelor presiunii externe.

Se numește cantitatea de căldură necesară pentru a transforma 1 kg de lichid în vapori la o temperatură constantă căldura specifică vaporizare. Această valoare este notată cu litera r și exprimată în jouli pe kilogram.

Căldura specifică de vaporizare a apei este foarte mare: 2.256 · 10 6 J/kg la 100°C. Pentru alte lichide (alcool, eter, mercur, kerosen etc.), căldura specifică de vaporizare este de 3-10 ori mai mică.

Pentru a transforma un lichid de masa m în vapori este nevoie de o cantitate de căldură egală cu:

Când aburul se condensează, se eliberează aceeași cantitate de căldură

Qk = –rm. (4,7)

Căldura specifică de fuziune. Când un corp cristalin se topește, toată căldura furnizată acestuia duce la creșterea energiei potențiale a moleculelor. Energia cinetică a moleculelor nu se modifică, deoarece topirea are loc la o temperatură constantă.

Cantitatea de căldură λ (lambda) necesară pentru a transforma 1 kg substanță cristalină la punctul de topire într-un lichid de aceeași temperatură se numește căldură specifică de fuziune.

În timpul cristalizării a 1 kg dintr-o substanță, se eliberează exact aceeași cantitate de căldură. Căldura specifică de topire a gheții este destul de mare: 3,4 10 5 J/kg.

Pentru a topi un corp cristalin de masă m este necesară o cantitate de căldură egală cu:

Qpl \u003d λm. (4,8)

Cantitatea de căldură eliberată în timpul cristalizării corpului este egală cu:

Q cr = - λm. (4,9)

1. Cum se numește cantitatea de căldură? 2. Ce determină capacitatea termică specifică a substanțelor? 3. Ce se numește căldura specifică de vaporizare? 4. Ce se numește căldura specifică de fuziune? 5. În ce cazuri este negativă cantitatea de căldură transferată?

(sau transfer de căldură).

Capacitatea termică specifică a unei substanțe.

Capacitate termica este cantitatea de căldură absorbită de organism atunci când este încălzit cu 1 grad.

Capacitatea termică a corpului este indicată printr-o literă latină majusculă DIN.

Ce determină capacitatea termică a unui corp? În primul rând, din masa sa. Este clar că încălzirea, de exemplu, a 1 kilogram de apă va necesita mai multă căldură decât încălzirea a 200 de grame.

Dar felul de substanță? Să facem un experiment. Să luăm două vase identice și, turnând apă cu o greutate de 400 g într-unul dintre ele și ulei vegetal cu o greutate de 400 g în celălalt, vom începe să le încălzim cu ajutorul arzătoarelor identice. Observând citirile termometrelor, vom vedea că uleiul se încălzește rapid. Pentru a încălzi apa și uleiul la aceeași temperatură, apa trebuie încălzită mai mult timp. Dar cu cât încălzim mai mult apa, cu atât primește mai multă căldură de la arzător.

Astfel, pentru încălzirea aceleiași mase de substanțe diferite la aceeași temperatură, este necesar cantitate diferită căldură. Cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea unui corp și, în consecință, capacitatea acestuia de căldură depind de tipul de substanță din care este compus acest corp.

Deci, de exemplu, pentru a crește temperatura apei cu o masă de 1 kg cu 1 ° C, este necesară o cantitate de căldură egală cu 4200 J și pentru a încălzi aceeași masă de ulei de floarea soarelui cu 1 ° C, o cantitate de este necesară o căldură egală cu 1700 J.

Mărimea fizică care arată câtă căldură este necesară pentru a încălzi 1 kg dintr-o substanță cu 1 ºС se numește căldura specifică această substanță.

Fiecare substanță are propria sa capacitate termică specifică, care este notă cu litera latină c și se măsoară în jouli pe kilogram-grad (J / (kg ° C)).

Capacitatea termică specifică a aceleiași substanțe în diferite stări de agregare(solid, lichid și gazos) este diferit. De exemplu, capacitatea termică specifică a apei este de 4200 J/(kg ºС), iar capacitatea termică specifică a gheții este de 2100 J/(kg ºС); aluminiul în stare solidă are o capacitate termică specifică de 920 J/(kg - °C), iar în stare lichidă este de 1080 J/(kg - °C).

Rețineți că apa are o capacitate termică specifică foarte mare. Prin urmare, apa din mări și oceane, încălzindu-se vara, absoarbe o cantitate mare de căldură din aer. Din acest motiv, în acele locuri care sunt situate în apropierea unor corpuri mari de apă, vara nu este la fel de caldă ca în locurile departe de apă.

Calculul cantității de căldură necesară pentru încălzirea corpului sau eliberată de acesta în timpul răcirii.

Din cele de mai sus, este clar că cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi corpul depinde de tipul de substanță din care constă corpul (adică, capacitatea de căldură specifică) și de masa corpului. De asemenea, este clar că cantitatea de căldură depinde de câte grade vom crește temperatura corpului.

Deci, pentru a determina cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea corpului sau eliberată de acesta în timpul răcirii, trebuie să înmulțiți căldura specifică a corpului cu masa sa și cu diferența dintre temperaturile sale finale și inițiale:

Q = cm (t 2 - t 1 ) ,

Unde Q- cantitatea de caldura, c este capacitatea termică specifică, m- masa corpului , t 1 - temperatura initiala, t 2 este temperatura finală.

Când corpul este încălzit t 2 > t 1 și, prin urmare Q > 0 . Când corpul este răcit t 2 și< t 1 și, prin urmare Q< 0 .

Dacă se cunoaşte capacitatea termică a întregului corp DIN, Q este determinată de formula:

Q \u003d C (t 2 - t 1 ) .

Se numește procesul de transfer de energie de la un corp la altul fără a lucra schimb de caldura sau transfer de căldură. Transferul de căldură are loc între corpuri care au temperaturi diferite. Când se stabilește contactul între corpuri cu temperaturi diferite, o parte din energia internă este transferată de la un corp cu o temperatură mai mare la un corp cu o temperatură mai scăzută. Energia transferată organismului ca rezultat al transferului de căldură se numește cantitatea de căldură.

Capacitatea termică specifică a unei substanțe:

Dacă procesul de transfer de căldură nu este însoțit de muncă, atunci, pe baza primei legi a termodinamicii, cantitatea de căldură este egală cu modificarea energiei interne a corpului: .

Energia medie a mișcării de translație aleatoare a moleculelor este proporțională cu temperatura absolută. Modificarea energiei interne a unui corp este egală cu suma algebrică a modificărilor energiei tuturor atomilor sau moleculelor, al căror număr este proporțional cu masa corpului, deci modificarea energiei interne și, în consecință, cantitatea de căldură este proporțională cu masa și modificarea temperaturii:

Factorul de proporționalitate din această ecuație se numește capacitatea termică specifică a unei substanțe. Capacitatea termică specifică indică câtă căldură este necesară pentru a crește temperatura a 1 kg dintr-o substanță cu 1 K.

Lucrari in termodinamica:

În mecanică, munca este definită ca produsul dintre modulele de forță și deplasare și cosinusul unghiului dintre ele. Munca se realizează atunci când o forță acționează asupra unui corp în mișcare și este egală cu modificarea energiei sale cinetice.

În termodinamică, mișcarea unui corp în ansamblu nu este luată în considerare; vorbim despre mișcarea părților unui corp macroscopic unele față de altele. Ca urmare, volumul corpului se modifică, iar viteza acestuia rămâne egală cu zero. Munca în termodinamică este definită în același mod ca și în mecanică, dar este egală cu modificarea nu a energiei cinetice a corpului, ci a energiei sale interne.

Când se lucrează (compresie sau expansiune), energia internă a gazului se modifică. Motivul pentru aceasta este următorul: în timpul ciocnirilor elastice ale moleculelor de gaz cu un piston în mișcare, energia lor cinetică se modifică.

Să calculăm lucrul gazului în timpul expansiunii. Gazul acționează asupra pistonului cu o forță
, Unde este presiunea gazului și - suprafață piston. Pe măsură ce gazul se extinde, pistonul se mișcă în direcția forței pe o distanta scurta
. Dacă distanța este mică, atunci presiunea gazului poate fi considerată constantă. Lucrul gazului este:

Unde
- modificarea volumului de gaz.

În procesul de extindere a gazului, acesta efectuează o activitate pozitivă, deoarece direcția forței și deplasarea coincid. În procesul de expansiune, gazul eliberează energie corpurilor din jur.

Munca efectuată de corpurile externe asupra unui gaz diferă de munca unui gaz doar în semn
, pentru că puterea care acţionează asupra gazului este opusă forţei , cu care gazul acționează asupra pistonului, și este egal cu acesta în valoare absolută (a treia lege a lui Newton); iar mișcarea rămâne aceeași. Prin urmare, munca forțelor externe este egală cu:

.

Prima lege a termodinamicii:

Prima lege a termodinamicii este legea conservării energiei, extinsă la fenomenele termice. Legea conservării energiei: energia în natură nu ia naștere din nimic și nu dispare: cantitatea de energie este neschimbată, se schimbă doar de la o formă la alta.

În termodinamică, sunt luate în considerare corpurile, a căror poziție a centrului de greutate practic nu se modifică. Energia mecanică a unor astfel de corpuri rămâne constantă și doar energia internă se poate schimba.

Energia internă poate fi modificată în două moduri: transfer de căldură și lucru. În cazul general, energia internă se modifică atât din cauza transferului de căldură, cât și din cauza efectuării muncii. Prima lege a termodinamicii este formulată tocmai pentru astfel de cazuri generale:

Modificarea energiei interne a sistemului în timpul tranziției sale de la o stare la alta este egală cu suma muncii forțelor externe și a cantității de căldură transferată sistemului:

Dacă sistemul este izolat, atunci nu se lucrează la el și nu face schimb de căldură cu corpurile din jur. Conform primei legi a termodinamicii energia internă a unui sistem izolat rămâne neschimbată.

Dat fiind
, prima lege a termodinamicii se poate scrie astfel:

Cantitatea de căldură transferată sistemului se duce pentru a-și schimba energia internă și pentru a efectua lucrări asupra corpurilor externe de către sistem.

A doua lege a termodinamicii: este imposibil să transferi căldura de la un sistem mai rece la unul mai fierbinte în absența altor modificări simultane în ambele sisteme sau în corpurile înconjurătoare.