Ako viete, počas rôznych mechanických procesov dochádza k zmene mechanickej energie W meh. Mierou zmeny mechanickej energie je práca síl pôsobiacich na systém:

\(~\Delta W_(meh) = A.\)

Pri prenose tepla dochádza k zmene vnútornej energie tela. Mierou zmeny vnútornej energie počas prenosu tepla je množstvo tepla.

Množstvo tepla je mierou zmeny vnútornej energie, ktorú telo prijíma (alebo vydáva) v procese prenosu tepla.

Práca aj množstvo tepla teda charakterizujú zmenu energie, ale nie sú totožné s energiou. Necharakterizujú stav samotného systému, ale určujú proces energetického prechodu z jednej formy do druhej (z jedného tela do druhého), keď sa stav mení a v podstate závisia od povahy procesu.

Hlavný rozdiel medzi prácou a množstvom tepla je v tom, že práca charakterizuje proces zmeny vnútornej energie systému sprevádzaný premenou energie z jedného typu na druhý (z mechanickej na vnútornú). Množstvo tepla charakterizuje proces prenosu vnútornej energie z jedného telesa do druhého (od viac ohriateho k menej ohriatemu), nesprevádzaný energetickými premenami.

Skúsenosti ukazujú, že množstvo tepla potrebné na zahriatie telesa s hmotnosťou m teplota T 1 na teplotu T 2 sa vypočíta podľa vzorca

\(~Q = cm (T_2 - T_1) = cm \Delta T, \qquad (1)\)

kde c- merná tepelná kapacita látky;

\(~c = \frac(Q)(m (T_2 - T_1)).\)

Jednotkou SI špecifického tepla je joule na kilogram Kelvina (J/(kg K)).

Špecifické teplo c sa číselne rovná množstvu tepla, ktoré sa musí odovzdať telesu s hmotnosťou 1 kg, aby sa zohrialo o 1 K.

Tepelná kapacita telo C T sa číselne rovná množstvu tepla potrebného na zmenu telesnej teploty o 1 K:

\(~C_T = \frac(Q)(T_2 - T_1) = cm.\)

Jednotkou SI tepelnej kapacity telesa je joule na Kelvin (J/K).

Na premenu kvapaliny na paru pri konštantnej teplote je potrebné množstvo tepla

\(~Q = Lm, \qquad (2)\)

kde L - špecifické teplo odparovanie. Pri kondenzácii pary sa uvoľňuje rovnaké množstvo tepla.

Aby sa roztavilo kryštalické teleso s hmotou m pri teplote topenia je potrebné, aby telo hlásilo množstvo tepla

\(~Q = \lambda m, \qquad (3)\)

kde λ - špecifické teplo topenia. Počas kryštalizácie telesa sa uvoľňuje rovnaké množstvo tepla.

Množstvo tepla, ktoré sa uvoľní pri úplnom spaľovaní palivovej hmoty m,

\(~Q = qm, \qquad (4)\)

kde q- špecifické spalné teplo.

Jednotkou SI špecifických teplôt vyparovania, topenia a spaľovania je joule na kilogram (J/kg).

Literatúra

Aksenovič L. A. Fyzika v stredná škola: Teória. Úlohy. Testy: Proc. príspevok pre inštitúcie poskytujúce všeobecné. prostredia, výchova / L. A. Aksenovič, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 154-155.

721. Prečo sa voda používa na chladenie niektorých mechanizmov?
Voda má vysokú mernú tepelnú kapacitu, čo prispieva k dobrému odvodu tepla z mechanizmu.

722. V akom prípade treba vynaložiť viac energie: na zohriatie jedného litra vody o 1 °C alebo na zohriatie sto gramov vody o 1 °C?
Na zahriatie litra vody, pretože čím väčšia je hmotnosť, tým viac energie je potrebné minúť.

723. Kupronickel a strieborné vidličky rovnakej hmotnosti sa ponorili do horúcej vody. Prijímajú rovnaké množstvo tepla z vody?
Kuproniklová vidlica dostane viac tepla, pretože špecifické teplo kupronického niklu je väčšie ako striebra.

724. Kus olova a kus liatiny rovnakej hmotnosti bol trikrát udieraný perlíkom. Ktorá časť bola teplejšia?
Olovo sa bude zahrievať viac, pretože jeho merná tepelná kapacita je menšia ako u liatiny a na ohrev olova je potrebných menej energie.

725. Jedna banka obsahuje vodu, druhá obsahuje petrolej rovnakej hmotnosti a teploty. Do každej banky sa hodila rovnako zahriata železná kocka. Čo sa zohreje na vyššiu teplotu - voda alebo petrolej?
Petrolej.

726. Prečo sú teplotné výkyvy v zime a v lete menej výrazné v mestách na pobreží ako v mestách vo vnútrozemí?
Voda sa ohrieva a ochladzuje pomalšie ako vzduch. V zime sa ochladzuje a presúva teplé vzduchové hmoty na pevninu, čím sa klíma na pobreží otepľuje.

727. Merná tepelná kapacita hliníka je 920 J/kg °C. Čo to znamená?
To znamená, že na zahriatie 1 kg hliníka o 1 °C je potrebných 920 J.

728. Hliníkové a medené tyče rovnakej hmotnosti 1 kg sa ochladia o 1 °C. Ako veľmi sa zmení vnútorná energia každého bloku? Ktorá lišta sa zmení viac a o koľko?

729. Aké množstvo tepla je potrebné na zohriatie kilogramového železného predliatku o 45 °C?

730. Koľko tepla je potrebné na zohriatie 0,25 kg vody z 30°C na 50°C?

731. Ako sa zmení vnútorná energia dvoch litrov vody pri zahriatí o 5 °C?

732. Koľko tepla je potrebné na zohriatie 5 g vody z 20 °C na 30 °C?

733. Aké množstvo tepla je potrebné na zahriatie hliníkovej gule s hmotnosťou 0,03 kg na 72 °C?

734. Vypočítajte množstvo tepla potrebného na zohriatie 15 kg medi o 80 °C.

735. Vypočítajte množstvo tepla potrebného na zahriatie 5 kg medi z 10 °C na 200 °C.

736. Aké množstvo tepla je potrebné na zohriatie 0,2 kg vody z 15 °C na 20 °C?

737. Voda s hmotnosťou 0,3 kg sa ochladila o 20 °C. O koľko sa zníži vnútorná energia vody?

738. Koľko tepla je potrebné na zohriatie 0,4 kg vody s teplotou 20 °C na teplotu 30 °C?

739. Koľko tepla sa spotrebuje na ohrev 2,5 kg vody o 20 °C?

740. Koľko tepla sa uvoľnilo, keď sa 250 g vody ochladilo z 90 °C na 40 °C?

741. Koľko tepla je potrebné na ohrev 0,015 litra vody o 1 °C?

742. Vypočítajte množstvo tepla potrebného na ohrev jazierka s objemom 300 m3 o 10 °C?

743. Koľko tepla treba odovzdať 1 kg vody, aby sa jej teplota zvýšila z 30 °C na 40 °C?

744. Voda s objemom 10 litrov sa ochladila z teploty 100 °C na teplotu 40 °C. Koľko tepla sa v tomto prípade uvoľní?

745. Vypočítajte množstvo tepla potrebného na zohriatie 1 m3 piesku o 60 °C.

746. Objem vzduchu 60 m3, merná tepelná kapacita 1000 J/kg °C, hustota vzduchu 1,29 kg/m3. Koľko tepla je potrebné na zvýšenie teploty na 22 °C?

747. Voda sa ohriala o 10 °C, pričom sa spotrebovalo 4,20 103 J tepla. Určte množstvo vody.

748. Voda s hmotnosťou 0,5 kg vykázala 20,95 kJ tepla. Aká bola teplota vody, ak bola počiatočná teplota vody 20°C?

749. Do medeného hrnca s hmotnosťou 2,5 kg sa naleje 8 kg vody s teplotou 10 °C. Koľko tepla je potrebné na privedenie vody do varu v hrnci?

750. Liter vody s teplotou 15 ° C sa naleje do medenej naberačky s hmotnosťou 300 g Koľko tepla je potrebné na zohriatie vody v naberačke o 85 ° C?

751. Kus vyhriatej žuly s hmotnosťou 3 kg sa vloží do vody. Žula odovzdá vode 12,6 kJ tepla, chladenie o 10 °C. Aká je špecifická tepelná kapacita kameňa?

752. Horúca voda s teplotou 50 °C sa pridala k 5 kg vody s teplotou 12 °C, čím sa získala zmes s teplotou 30 °C. Koľko vody sa pridalo?

753. Voda s teplotou 20 °C sa pridala do 3 litrov vody s teplotou 60 °C, čím sa získala voda s teplotou 40 °C. Koľko vody sa pridalo?

754. Aká bude teplota zmesi, ak sa zmieša 600 g vody 80°C s 200 g vody 20°C?

755. Liter vody s teplotou 90 °C sa nalial do vody s teplotou 10 °C a teplota vody dosiahla 60 °C. Koľko tam bolo studenej vody?

756. Urči, koľko naliať do nádoby horúca voda, zahriaty na 60 ° C, ak nádoba už obsahuje 20 litrov studenej vody s teplotou 15 ° C; teplota zmesi by mala byť 40 °C.

757. Určte, koľko tepla je potrebné na zohriatie 425 g vody o 20 °C.

758. O koľko stupňov sa ohreje 5 kg vody, ak voda prijme 167,2 kJ?

759. Koľko tepla je potrebné na zohriatie m gramov vody pri teplote t1 na teplotu t2?

760. Do kalorimetra sa nalejú 2 kg vody s teplotou 15 °C. Na akú teplotu sa zohreje voda v kalorimetri, ak sa do nej spustí mosadzné závažie s hmotnosťou 500 g zohriate na 100 °C? Špecifická tepelná kapacita mosadze je 0,37 kJ/(kg °C).

761. Sú tam kusy medi, cínu a hliníka rovnakého objemu. Ktorý z týchto kúskov má najväčšiu a ktorý najmenšiu tepelnú kapacitu?

762. Do kalorimetra sa nalialo 450 g vody, ktorej teplota je 20 °C. Keď sa do tejto vody ponorilo 200 g železných pilín zohriatych na 100 °C, teplota vody dosiahla 24 °C. Určte špecifickú tepelnú kapacitu pilín.

763. Medený kalorimeter s hmotnosťou 100 g pojme 738 g vody, ktorej teplota je 15 °C. Do tohto kalorimetra sa spustilo 200 g medi pri teplote 100 °C, potom teplota kalorimetra stúpla na 17 °C. Aká je špecifická tepelná kapacita medi?

764. Oceľová guľa s hmotnosťou 10 g sa vyberie z pece a spustí sa do vody s teplotou 10 °C. Teplota vody vystúpila na 25°C. Aká bola teplota gule v peci, ak hmotnosť vody bola 50 g? Merná tepelná kapacita ocele je 0,5 kJ/(kg °C).

770. Oceľové dláto s hmotnosťou 2 kg sa zahrialo na teplotu 800 °C a potom sa spustilo do nádoby obsahujúcej 15 litrov vody s teplotou 10 °C. Na akú teplotu sa zohreje voda v nádobe?

(Indikácia. Na vyriešenie tohto problému je potrebné vytvoriť rovnicu, v ktorej sa požadovaná teplota vody v nádobe po spustení rezačky berie ako neznáma.)

771. Akú teplotu dosiahne voda, ak zmiešate 0,02 kg vody s teplotou 15 °C, 0,03 kg vody s teplotou 25 °C a 0,01 kg vody s teplotou 60 °C?

772. Vykurovanie dobre vetranej triedy si vyžaduje množstvo tepla 4,19 MJ za hodinu. Voda vstupuje do vykurovacích radiátorov s teplotou 80 °C a vystupuje s teplotou 72 °C. Koľko vody treba dodať do radiátorov každú hodinu?

773. Olovo s hmotnosťou 0,1 kg pri teplote 100 °C bolo ponorené do hliníkového kalorimetra s hmotnosťou 0,04 kg s obsahom 0,24 kg vody s teplotou 15 °C. Potom bola v kalorimetri nastavená teplota 16 °C. Aká je špecifická tepelná kapacita olova?

Vnútornú energiu plynu vo valci môžete meniť nielen vykonávaním práce, ale aj zahrievaním plynu (obr. 43). Ak je piest pevný, objem plynu sa nezmení, ale zvýši sa teplota a tým aj vnútorná energia.
Proces prenosu energie z jedného tela do druhého bez vykonania práce sa nazýva prenos tepla alebo prenos tepla.

Energia odovzdaná telu v dôsledku prenosu tepla sa nazýva množstvo tepla. Množstvo tepla sa tiež nazýva energia, ktorú telo vydáva v procese prenosu tepla.

Molekulárny obraz prenosu tepla. Počas výmeny tepla na hranici medzi telesami pomaly sa pohybujúce molekuly studeného telesa interagujú s rýchlejšie sa pohybujúcimi molekulami horúceho telesa. V dôsledku toho sa kinetické energie molekúl vyrovnávajú a rýchlosti molekúl studeného telesa sa zvyšujú, zatiaľ čo rýchlosti horúceho telesa sa znižujú.

Počas výmeny tepla nedochádza k premene energie z jednej formy na druhú: časť vnútornej energie horúceho telesa sa prenáša na studené teleso.

Množstvo tepla a tepelná kapacita. Z kurzu fyziky triedy VII je známe, že na zahriatie telesa s hmotnosťou m z teploty t 1 na teplotu t 2 je potrebné informovať ho o množstve tepla.

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

Keď sa teleso ochladzuje, jeho večná teplota t 2 je nižšia ako počiatočná t 1 a množstvo tepla, ktoré teleso vydáva, je záporné.
Koeficient c vo vzorci (4.5) sa nazýva špecifické teplo. Špecifická tepelná kapacita je množstvo tepla, ktoré prijme alebo odovzdá 1 kg látky, keď sa jej teplota zmení o 1 K.

Špecifická tepelná kapacita sa vyjadruje v jouloch na kilogram krát kelvin. Rôzne telesá potrebujú rôzne množstvo energie na zvýšenie teploty o 1 K. Merná tepelná kapacita vody je teda 4190 J/(kg K) a medi 380 J/(kg K).

Merná tepelná kapacita závisí nielen od vlastností látky, ale aj od procesu, ktorým dochádza k prenosu tepla. Ak ohrievate plyn pri konštantnom tlaku, roztiahne sa a bude pracovať. Na zahriatie plynu o 1 °C pri konštantnom tlaku bude potrebné odovzdať viac tepla, ako ho zohriať pri konštantnom objeme.

tekuté a pevné telesá pri zahrievaní mierne expandujú a ich špecifické tepelné kapacity sa pri konštantnom objeme a konštantnom tlaku líšia len málo.

Špecifické teplo vyparovania. Aby sa kvapalina premenila na paru, musí sa jej odovzdať určité množstvo tepla. Teplota kvapaliny sa pri tejto premene nemení. Premena kvapaliny na paru pri konštantnej teplote nevedie k zvýšeniu kinetickej energie molekúl, ale je sprevádzaná zvýšením ich potenciálnej energie. Koniec koncov, priemerná vzdialenosť medzi molekulami plynu je mnohonásobne väčšia ako medzi molekulami kvapaliny. Okrem toho zväčšenie objemu pri prechode látky z kvapalného do plynného skupenstva vyžaduje prácu proti silám vonkajšieho tlaku.

Množstvo tepla potrebné na premenu 1 kg kvapaliny na paru pri konštantnej teplote sa nazýva špecifické teplo vyparovania. Táto hodnota sa označuje písmenom r a vyjadruje sa v jouloch na kilogram.

Špecifické teplo vyparovania vody je veľmi vysoké: 2,256 · 106 J/kg pri 100 °C. Pre ostatné kvapaliny (alkohol, éter, ortuť, petrolej atď.) je merné teplo vyparovania 3-10 krát menšie.

Na premenu kvapaliny s hmotnosťou m na paru je potrebné množstvo tepla, ktoré sa rovná:

Pri kondenzácii pary sa uvoľňuje rovnaké množstvo tepla

Qk = –rm. (4.7)

Špecifické teplo topenia. Keď sa kryštalické teleso topí, všetko teplo, ktoré sa mu dodáva, zvyšuje potenciálnu energiu molekúl. Kinetická energia molekúl sa nemení, pretože topenie prebieha pri konštantnej teplote.

Množstvo tepla λ (lambda) potrebné na premenu 1 kg kryštalická látka pri teplote topenia do kvapaliny s rovnakou teplotou sa nazýva špecifické teplo topenia.

Počas kryštalizácie 1 kg látky sa uvoľní presne rovnaké množstvo tepla. Špecifické teplo topenia ľadu je pomerne vysoké: 3,4 10 5 J/kg.

Na roztavenie kryštalického telesa s hmotnosťou m je potrebné množstvo tepla, ktoré sa rovná:

Qpl \u003d λm. (4,8)

Množstvo tepla uvoľneného počas kryštalizácie tela sa rovná:

Q cr = - λm. (4.9)

1. Čo sa nazýva množstvo tepla? 2. Čo určuje mernú tepelnú kapacitu látok? 3. Čo sa nazýva špecifické teplo vyparovania? 4. Čo sa nazýva špecifické teplo topenia? 5. V akých prípadoch je množstvo odovzdaného tepla záporné?

Ako viete, počas rôznych mechanických procesov dochádza k zmene mechanickej energie. Mierou zmeny mechanickej energie je práca síl pôsobiacich na systém:

Pri prenose tepla dochádza k zmene vnútornej energie tela. Mierou zmeny vnútornej energie počas prenosu tepla je množstvo tepla.

Množstvo tepla je mierou zmeny vnútornej energie, ktorú telo prijíma (alebo vydáva) v procese prenosu tepla.

Práca aj množstvo tepla teda charakterizujú zmenu energie, ale nie sú totožné s energiou. Necharakterizujú stav samotného systému, ale určujú proces energetického prechodu z jednej formy do druhej (z jedného tela do druhého), keď sa stav mení a v podstate závisia od povahy procesu.

Hlavný rozdiel medzi prácou a množstvom tepla je v tom, že práca charakterizuje proces zmeny vnútornej energie systému sprevádzaný premenou energie z jedného typu na druhý (z mechanickej na vnútornú). Množstvo tepla charakterizuje proces prenosu vnútornej energie z jedného telesa do druhého (od viac ohriateho k menej ohriatemu), nesprevádzaný energetickými premenami.

Skúsenosti ukazujú, že množstvo tepla potrebné na zahriatie telesa s hmotnosťou m z teploty na teplotu sa vypočíta podľa vzorca

kde c je merná tepelná kapacita látky;

Jednotkou SI špecifického tepla je joule na kilogram Kelvina (J/(kg K)).

Špecifické teplo c sa číselne rovná množstvu tepla, ktoré sa musí odovzdať telesu s hmotnosťou 1 kg, aby sa zohrialo o 1 K.

Tepelná kapacita telesa sa číselne rovná množstvu tepla potrebného na zmenu telesnej teploty o 1 K:

Jednotkou SI tepelnej kapacity telesa je joule na Kelvin (J/K).

Na premenu kvapaliny na paru pri konštantnej teplote je potrebné množstvo tepla

kde L je špecifické teplo vyparovania. Pri kondenzácii pary sa uvoľňuje rovnaké množstvo tepla.

Aby sa roztavilo kryštalické teleso s hmotnosťou m pri teplote topenia, je potrebné teleso informovať o množstve tepla

kde je špecifické teplo topenia. Počas kryštalizácie telesa sa uvoľňuje rovnaké množstvo tepla.

Množstvo tepla, ktoré sa uvoľní pri úplnom spaľovaní paliva s hmotnosťou m,

kde q je špecifické spalné teplo.

Jednotkou SI špecifických teplôt vyparovania, topenia a spaľovania je joule na kilogram (J/kg).

Čo sa na sporáku rýchlejšie zohreje - rýchlovarná kanvica alebo vedro vody? Odpoveď je zrejmá – rýchlovarná kanvica. Potom je druhá otázka prečo?

Odpoveď nie je o nič menej zrejmá - pretože množstvo vody v kanvici je menšie. Výborne. A teraz si ten najskutočnejší fyzický zážitok môžete urobiť sami doma. Na to budete potrebovať dva rovnaké malé hrnce, rovnaké množstvo vody a rastlinného oleja, napríklad pol litra a sporák. Dajte hrnce s olejom a vodou na rovnaký oheň. A teraz už len sledujte, čo sa rýchlejšie zahreje. Ak existuje teplomer na tekutiny, môžete ho použiť, ak nie, môžete len občas vyskúšať teplotu prstom, len pozor, aby ste sa nepopálili. V každom prípade čoskoro uvidíte, že olej sa zohrieva podstatne rýchlejšie ako voda. A ešte jedna otázka, ktorá sa dá realizovať aj formou zážitku. Čo vrie rýchlejšie – teplá voda alebo studená? Všetko je opäť zrejmé – prvý skončí ten teplý. Prečo všetky tieto zvláštne otázky a experimenty? Aby bolo možné definovať fyzikálne množstvo, nazývané „množstvo tepla“.

Množstvo tepla

Množstvo tepla je energia, ktorú telo stráca alebo získava pri prenose tepla. To je jasné už z názvu. Pri ochladzovaní telo stratí určité množstvo tepla a pri zahriatí ho absorbuje. A odpovede na naše otázky nám ukázali od čoho závisí množstvo tepla? Po prvé, čím väčšia je hmotnosť telesa, tým väčšie množstvo tepla musí byť vynaložené na zmenu jeho teploty o jeden stupeň. Po druhé, množstvo tepla potrebného na zahriatie telesa závisí od látky, z ktorej sa skladá, teda od druhu látky. A po tretie, pre naše výpočty je dôležitý aj rozdiel telesnej teploty pred a po prestupe tepla. Na základe vyššie uvedeného môžeme určte množstvo tepla podľa vzorca:

kde Q je množstvo tepla,
m - telesná hmotnosť,
(t_2-t_1) - rozdiel medzi počiatočnou a konečnou telesnou teplotou,
c - merná tepelná kapacita látky, zistí sa z príslušných tabuliek.

Pomocou tohto vzorca môžete vypočítať množstvo tepla, ktoré je potrebné na zahriatie akéhokoľvek telesa alebo ktoré toto teleso uvoľní, keď sa ochladí.

Množstvo tepla sa meria v jouloch (1 J), ako každá iná forma energie. Táto hodnota však bola zavedená nie tak dávno a ľudia začali merať množstvo tepla oveľa skôr. A použili jednotku, ktorá je v našej dobe široko používaná - kalória (1 cal). 1 kalória je množstvo tepla potrebné na zvýšenie teploty 1 gramu vody o 1 stupeň Celzia. Na základe týchto údajov si milovníci počítania kalórií v jedle, ktoré jedia, môžu pre zaujímavosť vypočítať, koľko litrov vody sa dá uvariť s energiou, ktorú počas dňa skonzumujú s jedlom.