Hvilken formel bruges til at bestemme mængden af varme? Lektionens emne: "Mængde af varme

1. Ændringen i indre energi ved at udføre arbejde er karakteriseret ved mængden af arbejde, dvs. arbejde er et mål for ændringen i indre energi i en given proces. Ændringen i en krops indre energi under varmeoverførsel er karakteriseret ved en mængde kaldet mængden af varme.

Mængden af varme er ændringen i den indre energi i et legeme under processen med varmeoverførsel uden at arbejde.

Mængden af varme er angivet med bogstavet \(Q\) . Da mængden af varme er et mål for ændringen i indre energi, er dens enhed joule (1 J).

Når en krop overfører en vis mængde varme uden at udføre arbejde, øges dens indre energi; hvis kroppen afgiver en vis mængde varme, så falder dens indre energi.

2. Hvis du hælder 100 g vand i to ens beholdere, den ene og 400 g i den anden ved samme temperatur og placerer dem på identiske brændere, så vil vandet i den første beholder koge tidligere. Jo større massen af et legeme er, desto større mængde varme skal der til for at blive varmet op. Det samme gælder med afkøling: Når et legeme med større masse afkøles, afgiver det en større mængde varme. Disse kroppe er lavet af det samme stof, og de opvarmes eller afkøles med det samme antal grader.

3. Hvis vi nu opvarmer 100 g vand fra 30 til 60 °C, dvs. ved 30 °C, og derefter op til 100 °C, dvs. med 70 °C, så vil det i det første tilfælde tage kortere tid at varme op end i det andet, og derfor vil opvarmning af vand med 30 °C kræve mindre varme end opvarmning af vand med 70 °C. Mængden af varme er således direkte proportional med forskellen mellem de endelige \((t_2\,^\circ C) \) og initial \((t_1\,^\circ C) \) temperaturer: \( Q\sim(t_2- t_1) \) .

4. Hvis du nu hælder 100 g vand i et kar, og hælder lidt vand i et andet identisk kar og sætter et metallegeme i det, så dets masse og vandmassen er 100 g, og opvarmer karrene på identiske fliser, så du vil bemærke, at i en beholder, der kun indeholder vand, vil den have en lavere temperatur end en, der indeholder vand og et metallegeme. For at temperaturen på indholdet i begge beholdere skal være den samme, er det derfor nødvendigt at overføre mere varme til vandet end til vandet og metallegemet. Mængden af varme, der kræves for at opvarme et legeme, afhænger således af den type stof, som kroppen er lavet af.

5. Afhængigheden af den mængde varme, der kræves for at opvarme et legeme af typen af stof, er karakteriseret ved en fysisk størrelse kaldet et stofs specifikke varmekapacitet.

En fysisk mængde svarende til den mængde varme, der skal tilføres 1 kg af et stof for at opvarme det med 1 ° C (eller 1 K), kaldes stoffets specifikke varmekapacitet.

1 kg stof frigiver den samme mængde varme, når den afkøles med 1 °C.

Specifik varmekapacitet er angivet med bogstavet \(c\). Enheden for specifik varmekapacitet er 1 J/kg °C eller 1 J/kg K.

Stoffers specifikke varmekapacitet bestemmes eksperimentelt. Væsker har en højere specifik varmekapacitet end metaller; Vand har den højeste specifikke varme, guld har en meget lille specifikke varme.

Den specifikke varme for bly er 140 J/kg °C. Det betyder, at for at opvarme 1 kg bly med 1 °C er det nødvendigt at bruge en varmemængde på 140 J. Den samme mængde varme vil blive frigivet, når 1 kg vand afkøles med 1 °C.

Da mængden af varme er lig med ændringen i kroppens indre energi, kan vi sige, at specifik varmekapacitet viser, hvor meget den indre energi i 1 kg af et stof ændres, når dets temperatur ændres med 1 °C. Især den indre energi af 1 kg bly stiger med 140 J, når den opvarmes med 1 °C, og falder med 140 J, når den afkøles.

Mængden af varme \(Q \) , der kræves for at opvarme et masselegeme \(m \) fra temperatur \((t_1\,^\circ C) \) til temperatur \((t_2\,^\ circ C) \) er lig med produktet af stoffets specifikke varmekapacitet, kropsmasse og forskellen mellem slut- og starttemperaturen, dvs.

\[ Q=cm(t_2()^\circ-t_1()^\circ) \]

Den samme formel bruges til at beregne mængden af varme, som et legeme afgiver ved afkøling. Kun i dette tilfælde skal sluttemperaturen trækkes fra starttemperaturen, dvs. Træk den mindre temperatur fra den større temperatur.

6. Eksempel på problemløsning. 100 g vand ved en temperatur på 20 °C hældes i et glas indeholdende 200 g vand ved en temperatur på 80 °C. Hvorefter temperaturen i beholderen nåede 60 °C. Hvor meget varme modtog det kolde vand, og hvor meget varme afgav det varme vand?

Når du løser et problem, skal du udføre følgende rækkefølge af handlinger:

nedskriv kort betingelserne for problemet;
konverter værdierne af mængder til SI;
analysere problemet, fastslå hvilke kroppe der er involveret i varmeveksling, hvilke kroppe der afgiver energi og hvilke der modtager;
løse problemet i generel form;
udføre beregninger;
analysere det modtagne svar.

1. Opgaven.

Givet:
\(m_1 \) = 200 g
\(m_2\) = 100 g
\(t_1 \) = 80 °C
\(t_2 \) = 20 °C
\(t\) = 60 °C
______________

\(Q_1 \) — ? \(Q_2 \) — ?
\(c_1 \) = 4200 J/kg °C

2. SI:\(m_1\) = 0,2 kg; \(m_2\) = 0,1 kg.

3. Opgaveanalyse. Opgaven beskriver processen med varmeveksling mellem varmt og koldt vand. Varmt vand afgiver en mængde varme \(Q_1 \) og afkøles fra temperatur \(t_1 \) til temperatur \(t \). Koldt vand modtager mængden af varme \(Q_2 \) og opvarmes fra temperatur \(t_2 \) til temperatur \(t \).

4. Løsning af problemet i generel form. Mængden af varme, der afgives af varmt vand, beregnes ved formlen: \(Q_1=c_1m_1(t_1-t) \) .

Mængden af varme modtaget af koldt vand beregnes ved formlen: \(Q_2=c_2m_2(t-t_2) \) .

5. Beregninger.
\(Q_1 \) = 4200 J/kg · °С · 0,2 kg · 20 °С = 16800 J
\(Q_2\) = 4200 J/kg °C 0,1 kg 40 °C = 16800 J

6. Svaret er, at mængden af varme afgivet af varmt vand er lig med mængden af varme modtaget af koldt vand. I dette tilfælde blev der overvejet en idealiseret situation, og der blev ikke taget højde for, at der blev brugt en vis mængde varme til at opvarme glasset, hvori vandet var placeret, og den omgivende luft. I virkeligheden er mængden af varme, der afgives af varmt vand, større end mængden af varme, der modtages af koldt vand.

Del 1

1. Sølvs specifikke varmekapacitet er 250 J/(kg °C). Hvad betyder det?

1) når 1 kg sølv afkøles ved 250 °C, frigives en varmemængde på 1 J
2) når 250 kg sølv afkøles med 1 °C, frigives en varmemængde på 1 J
3) når 250 kg sølv afkøles med 1 °C, absorberes en varmemængde på 1 J
4) når 1 kg sølv afkøles med 1 °C, frigives en varmemængde på 250 J

2. Den specifikke varmekapacitet for zink er 400 J/(kg °C). Det betyder at

1) når 1 kg zink opvarmes med 400 °C, øges dens indre energi med 1 J
2) når 400 kg zink opvarmes med 1 °C, øges dens indre energi med 1 J
3) for at opvarme 400 kg zink med 1 °C er det nødvendigt at bruge 1 J energi
4) når 1 kg zink opvarmes med 1 °C, øges dens indre energi med 400 J

3. Ved overførsel af varmemængden \(Q \) til et fast legeme med masse \(m \) , steg kropstemperaturen med \(\Delta t^\circ \). Hvilket af følgende udtryk bestemmer den specifikke varmekapacitet af stoffet i denne krop?

1) \(\frac(m\Delta t^\circ)(Q) \)
2) \(\frac(Q)(m\Delta t^\circ) \)
3) \(\frac(Q)(\Delta t^\circ) \)
4) \(Qm\Delta t^\circ \)

4. Figuren viser en graf over afhængigheden af den varmemængde, der kræves for at opvarme to legemer (1 og 2) af samme masse af temperaturen. Sammenlign de specifikke varmekapacitetsværdier (\(c_1 \) og \(c_2 \)) for de stoffer, som disse legemer er lavet af.

1) \(c_1=c_2 \)
2) \(c_1>c_2 \)
3)\(c_1 4) svaret afhænger af værdien af kroppens masse

5. Diagrammet viser mængden af varme, der overføres til to legemer med samme masse, når deres temperatur ændres med det samme antal grader. Hvilket forhold er korrekt for den specifikke varmekapacitet af de stoffer, som legemer er lavet af?

1) \(c_1=c_2\)
2) \(c_1=3c_2\)
3) \(c_2=3c_1\)
4) \(c_2=2c_1\)

6. Figuren viser en graf over temperaturen på et fast legeme afhængigt af mængden af varme, det afgiver. Kropsvægt 4 kg. Hvad er den specifikke varmekapacitet af stoffet i denne krop?

1) 500 J/(kg °C)
2) 250 J/(kg °C)
3) 125 J/(kg °C)
4) 100 J/(kg °C)

7. Ved opvarmning af et krystallinsk stof, der vejede 100 g, blev stoffets temperatur og den varmemængde, der blev tilført stoffet, målt. Måledataene blev præsenteret i tabelform. Forudsat at energitab kan negligeres, skal du bestemme stoffets specifikke varmekapacitet i fast tilstand.

1) 192 J/(kg °C)
2) 240 J/(kg °C)
3) 576 J/(kg °C)
4) 480 J/(kg °C)

8. For at opvarme 192 g molybdæn med 1 K, skal du overføre en varmemængde på 48 J. Hvad er den specifikke varme af dette stof?

1) 250 J/(kg K)
2) 24 J/(kg K)
3) 4·10 -3 J/(kg K)
4) 0,92 J/(kg K)

9. Hvor meget varme skal der til for at opvarme 100 g bly fra 27 til 47 °C?

1) 390 J
2) 26 kJ
3) 260 J
4) 390 kJ

10. Opvarmning af en mursten fra 20 til 85 °C kræver den samme mængde varme som opvarmning af vand af samme masse med 13 °C. Murstenens specifikke varmekapacitet er

1) 840 J/(kg K)
2) 21000 J/(kg K)
3) 2100 J/(kg K)
4) 1680 J/(kg K)

11. Fra listen over udsagn nedenfor skal du vælge to rigtige og skrive deres tal i tabellen.

1) Mængden af varme, som et legeme modtager, når dets temperatur stiger med et vist antal grader, er lig med den mængde varme, som dette legeme afgiver, når dets temperatur falder med det samme antal grader.
2) Når et stof afkøles, øges dets indre energi.
3) Mængden af varme, som et stof modtager, når det opvarmes, bruges hovedsageligt til at øge den kinetiske energi af dets molekyler.
4) Mængden af varme, som et stof modtager, når det opvarmes, bruges hovedsageligt til at øge den potentielle interaktionsenergi mellem dets molekyler
5) En krops indre energi kan kun ændres ved at give den en vis mængde varme

12. Tabellen viser resultaterne af målinger af masse \(m\) , temperaturændringer \(\Delta t\) og mængden af varme \(Q\) frigivet under afkøling af cylindre lavet af kobber eller aluminium .

Hvilke udsagn svarer til resultaterne af eksperimentet? Vælg to rigtige fra listen. Angiv deres tal. Baseret på de målinger, der er taget, kan det argumenteres, at mængden af varme, der frigives under afkøling

1) afhænger af det stof, som cylinderen er lavet af.
2) afhænger ikke af det stof, som cylinderen er lavet af.
3) stiger med stigende cylindermasse.
4) stiger med stigende temperaturforskel.
5) den specifikke varmekapacitet af aluminium er 4 gange større end den specifikke varmekapacitet af tin.

Del 2

C1. Et fast legeme på 2 kg placeres i en 2 kW ovn og begynder at varme op. Figuren viser afhængigheden af denne krops temperatur \(t\) af opvarmningstiden \(\tau \). Hvad er stoffets specifikke varmekapacitet?

1) 400 J/(kg °C)
2) 200 J/(kg °C)
3) 40 J/(kg °C)
4) 20 J/(kg °C)

Svar

Ændringen i indre energi ved at udføre arbejde er karakteriseret ved mængden af arbejde, dvs. arbejde er et mål for ændringen i indre energi i en given proces. Ændringen i den indre energi i et legeme under varmeoverførsel er karakteriseret ved en mængde kaldet mængden af varme.

er en ændring i den indre energi i en krop under processen med varmeoverførsel uden at udføre arbejde. Mængden af varme er angivet med bogstavet Q .

Arbejde, intern energi og varme måles i de samme enheder - joule ( J), ligesom enhver form for energi.

I termiske målinger blev en speciel energienhed tidligere brugt som en enhed for varmemængde - kalorien ( afføring), svarende til mængden af varme, der kræves for at opvarme 1 gram vand med 1 grad celsius (mere præcist fra 19,5 til 20,5 ° C). Især denne enhed bruges i øjeblikket ved beregning af varmeforbrug (termisk energi) i etageejendomme. Den mekaniske ækvivalent af varme er eksperimentelt blevet etableret - forholdet mellem kalorie og joule: 1 cal = 4,2 J.

Når en krop overfører en vis mængde varme uden at udføre arbejde, øges dens indre energi; hvis kroppen afgiver en vis mængde varme, så falder dens indre energi.

Hvis du hælder 100 g vand i to ens beholdere, den ene og 400 g i den anden ved samme temperatur og placerer dem på identiske brændere, så vil vandet i den første beholder koge tidligere. Jo større kropsmassen er, jo større mængde varme kræver det altså for at varme op. Det er det samme med køling.

Mængden af varme, der kræves for at opvarme en krop, afhænger også af den type stof, som kroppen er lavet af. Denne afhængighed af mængden af varme, der kræves for at opvarme et legeme af typen af stof, er karakteriseret ved en fysisk størrelse kaldet specifik varmekapacitet stoffer.

er en fysisk mængde svarende til den mængde varme, der skal tilføres 1 kg af et stof for at opvarme det med 1 °C (eller 1 K). 1 kg stof frigiver den samme mængde varme, når den afkøles med 1 °C.

Specifik varmekapacitet er angivet med bogstavet Med. Enheden for specifik varmekapacitet er 1 J/kg °C eller 1 J/kg °K.

Da mængden af varme er lig med ændringen i kroppens indre energi, kan vi sige, at den specifikke varmekapacitet viser, hvor meget den indre energi ændrer sig 1 kg stof, når dets temperatur ændres med 1 °C. Især den indre energi af 1 kg bly stiger med 140 J, når den opvarmes med 1 °C, og falder med 140 J, når den afkøles.

Q kræves for at opvarme en masse m på temperatur t 1 °С op til temperatur t 2 °С, er lig med produktet af stoffets specifikke varmekapacitet, kropsmasse og forskellen mellem slut- og starttemperaturen, dvs.

Q = c ∙ m (t 2 - t 1)

Dette er et resumé af emnet "Mængde varme. Specifik varme". Vælg næste trin:

Gå til næste oversigt:

I denne lektion lærer vi, hvordan man beregner mængden af varme, der kræves for at opvarme en krop eller frigives af den, når den afkøles. For at gøre dette vil vi opsummere den viden, der blev erhvervet i tidligere lektioner.

Derudover vil vi lære, ved hjælp af formlen for mængden af varme, at udtrykke de resterende mængder ud fra denne formel og beregne dem, ved at kende andre mængder. Et eksempel på et problem med en løsning til beregning af varmemængden vil også blive overvejet.

Denne lektion er viet til at beregne mængden af varme, når en krop opvarmes eller frigives, når den afkøles.

Evnen til at beregne den nødvendige mængde varme er meget vigtig. Dette kan for eksempel være nødvendigt, når man skal beregne den mængde varme, der skal tilføres vand for at opvarme et rum.

Ris. 1. Mængden af varme, der skal tilføres vandet for at opvarme rummet

Eller for at beregne mængden af varme, der frigives, når brændstof forbrændes i forskellige motorer:

Ris. 2. Mængden af varme, der frigives, når brændstof forbrændes i motoren

Denne viden er også nødvendig for for eksempel at bestemme mængden af varme, der frigives af Solen og falder på Jorden:

Ris. 3. Mængden af varme, der frigives af Solen og falder på Jorden

For at beregne mængden af varme skal du vide tre ting (fig. 4):

kropsvægt (som normalt kan måles ved hjælp af en skala);
temperaturforskellen, som et legeme skal opvarmes eller afkøles med (normalt målt ved hjælp af et termometer);
kroppens specifikke varmekapacitet (som kan bestemmes ud fra tabellen).

Ris. 4. Hvad du skal vide for at bestemme

Formlen, hvormed mængden af varme beregnes, ser således ud:

Følgende mængder vises i denne formel:

Mængden af varme målt i joule (J);

Et stofs specifikke varmekapacitet måles i ;

- temperaturforskel, målt i grader Celsius ().

Lad os overveje problemet med at beregne mængden af varme.

Opgave

Et kobberglas med en masse på gram indeholder vand med et volumen på liter ved en temperatur. Hvor meget varme skal der overføres til et glas vand, så dets temperatur bliver lig med ?

Ris. 5. Illustration af problemforholdene

Først skriver vi en kort tilstand ( Givet) og konvertere alle mængder til det internationale system (SI).

*Givet:*	SI

*Find:*

Løsning:

Først skal du bestemme, hvilke andre mængder vi skal bruge for at løse dette problem. Ved hjælp af tabellen over specifik varmekapacitet (Tabel 1) finder vi (specifik varmekapacitet af kobber, da glasset er kobber efter betingelse), (specifik varmekapacitet af vand, da der efter betingelse er vand i glasset). Derudover ved vi, at for at beregne mængden af varme har vi brug for en masse vand. Ifølge betingelsen får vi kun volumen. Derfor tager vi fra tabellen vandets tæthed: (Tabel 2).

Bord 1. Specifik varmekapacitet for nogle stoffer,

Bord 2. Densiteter af nogle væsker

Nu har vi alt, hvad vi behøver for at løse dette problem.

Bemærk, at den endelige mængde varme vil bestå af summen af mængden af varme, der kræves for at opvarme kobberglasset, og mængden af varme, der kræves for at opvarme vandet i det:

Lad os først beregne mængden af varme, der kræves for at opvarme et kobberglas:

Før vi beregner mængden af varme, der kræves for at opvarme vand, lad os beregne massen af vand ved hjælp af en formel, der er kendt for os fra klasse 7:

Nu kan vi beregne:

Så kan vi beregne:

Lad os huske, hvad kilojoule betyder. Præfikset "kilo" betyder .

Svar:.

For at gøre det lettere at løse problemer med at finde mængden af varme (de såkaldte direkte problemer) og mængder forbundet med dette koncept, kan du bruge følgende tabel.

Påkrævet mængde	Betegnelse	Enheder	Grundformel	Formel for mængde
Mængde varme

(eller varmeoverførsel).

Et stofs specifikke varmekapacitet.

Varmekapacitet- dette er mængden af varme, der absorberes af en krop, når den opvarmes med 1 grad.

En krops varmekapacitet er angivet med et stort latinsk bogstav MED.

Hvad afhænger en krops varmekapacitet af? Først og fremmest fra dens masse. Det er klart, at opvarmning af for eksempel 1 kilo vand vil kræve mere varme end opvarmning af 200 gram.

Hvad med typen af stof? Lad os lave et eksperiment. Lad os tage to identiske beholdere, og efter at have hældt vand, der vejer 400 g, i den ene af dem, og vegetabilsk olie, der vejer 400 g, i den anden, begynder vi at opvarme dem ved hjælp af identiske brændere. Ved at observere termometeraflæsningerne vil vi se, at olien hurtigt opvarmes. For at opvarme vand og olie til samme temperatur skal vandet opvarmes længere. Men jo længere vi varmer vandet op, jo mere varme får det fra brænderen.

Opvarmning af den samme masse af forskellige stoffer til samme temperatur kræver således forskellige mængder varme. Mængden af varme, der kræves for at opvarme et legeme, og derfor dets varmekapacitet, afhænger af den type stof, som kroppen er sammensat af.

Så for for eksempel at øge temperaturen på vand, der vejer 1 kg med 1°C, kræves der en varmemængde svarende til 4200 J, og for at opvarme den samme masse solsikkeolie med 1°C, en varmemængde svarende til 1700 J er påkrævet.

En fysisk størrelse, der viser, hvor meget varme der kræves for at opvarme 1 kg af et stof med 1 ºС kaldes specifik varmekapacitet af dette stof.

Hvert stof har sin egen specifikke varmekapacitet, som er angivet med det latinske bogstav c og målt i joule pr. kilogram grad (J/(kg °C)).

Den specifikke varmekapacitet af det samme stof i forskellige aggregeringstilstande (fast, flydende og gasformig) er forskellig. For eksempel er vands specifikke varmekapacitet 4200 J/(kg °C), og isens specifikke varmekapacitet er 2100 J/(kg °C); aluminium i fast tilstand har en specifik varmekapacitet på 920 J/(kg - °C), og i flydende tilstand - 1080 J/(kg - °C).

Bemærk, at vand har en meget høj specifik varmekapacitet. Derfor absorberer vand i havene og oceanerne, der opvarmes om sommeren, en stor mængde varme fra luften. Takket være dette, på de steder, der er placeret i nærheden af store vandmasser, er sommeren ikke så varm som på steder langt fra vandet.

Beregning af mængden af varme, der kræves for at opvarme en krop eller frigives af den under afkøling.

Ud fra ovenstående er det klart, at mængden af varme, der kræves for at opvarme et legeme, afhænger af den type stof, som kroppen består af (dvs. dens specifikke varmekapacitet) og af kroppens masse. Det er også tydeligt, at varmemængden afhænger af, hvor mange grader vi skal øge kropstemperaturen.

Så for at bestemme mængden af varme, der kræves for at opvarme en krop eller frigives af den under afkøling, skal du gange kroppens specifikke varmekapacitet med dens masse og med forskellen mellem dens endelige og begyndelsestemperaturer:

Q = cm (t 2 - t 1 ) ,

Hvor Q- mængde varme, c— specifik varmekapacitet m- kropsmasse , t 1 — begyndelsestemperatur, t 2 — sluttemperatur.

Når kroppen varmer op t 2 > t 1 og derfor Q > 0 . Når kroppen køler ned t 2i< t 1 og derfor Q< 0 .

Hvis hele kroppens varmekapacitet er kendt MED, Q bestemt af formlen:

Q = C (t 2 - t 1 ) .

Den indre energi i en krop kan ændre sig på grund af ydre kræfters arbejde. For at karakterisere ændringen i indre energi under varmeoverførsel indføres en mængde kaldet varmemængden og betegnet Q.

I det internationale system er enheden for varme, såvel som arbejde og energi, joule: = = = 1 J.

I praksis bruges nogle gange en ikke-systemisk enhed af varmemængde - kalorien. 1 cal. = 4,2 J.

Det skal bemærkes, at udtrykket "varmemængde" er uheldigt. Det blev introduceret på et tidspunkt, hvor man troede, at kroppe indeholdt noget vægtløs, undvigende væske - kalorie. Processen med varmeveksling består angiveligt i det faktum, at kalorieindhold, der strømmer fra en krop til en anden, bærer en vis mængde varme med sig. Nu, ved at kende det grundlæggende i den molekylær-kinetiske teori om strukturen af stof, forstår vi, at der ikke er nogen kalorie i kroppen, mekanismen til at ændre den indre energi i en krop er anderledes. Traditionens magt er dog stor, og vi fortsætter med at bruge et begreb, der er introduceret på baggrund af forkerte forestillinger om varmens natur. På samme tid, når man forstår karakteren af varmeoverførsel, bør man ikke fuldstændig ignorere misforståelser om det. Tværtimod, ved at tegne en analogi mellem strømmen af varme og strømmen af en hypotetisk væske af kalorie, mængden af varme og mængden af kalorie, når man løser visse klasser af problemer, er det muligt at visualisere de igangværende processer og korrekt løse problemerne. I sidste ende blev de korrekte ligninger, der beskriver varmeoverførselsprocesser, engang opnået på grundlag af forkerte ideer om kalorieindhold som varmebærer.

Lad os overveje mere detaljeret de processer, der kan opstå som følge af varmeveksling.

Hæld lidt vand i reagensglasset og luk det med en prop. Vi hænger reagensglasset fra en stang fastgjort i et stativ og placerer åben ild under det. Reagensglasset modtager en vis mængde varme fra flammen, og temperaturen på væsken i det stiger. Når temperaturen stiger, stiger væskens indre energi. En intensiv fordampningsproces finder sted. Ekspanderende væskedampe udfører mekanisk arbejde for at skubbe proppen ud af reagensglasset.

Lad os udføre endnu et eksperiment med en model af en kanon lavet af et stykke messingrør, som er monteret på en vogn. På den ene side er røret tæt lukket med en ebonitprop, hvorigennem en stift føres. Ledninger loddes til stiften og røret, der ender i terminaler, hvortil der kan tilføres spænding fra belysningsnettet. Kanonmodellen er således en type el-kedel.

Hæld lidt vand i kanonløbet og luk røret med en gummiprop. Lad os forbinde pistolen til en strømkilde. Elektrisk strøm, der går gennem vandet, opvarmer det. Vandet koger, hvilket fører til intens dampdannelse. Trykket af vanddamp stiger, og endelig gør de arbejdet med at skubbe proppen ud af pistolløbet.

Pistolen ruller på grund af rekyl væk i den modsatte retning af proppens udkast.

Begge oplevelser er forenet af følgende omstændigheder. I processen med at opvarme væsken på forskellige måder steg væskens temperatur og følgelig dens indre energi. For at væsken kunne koge og fordampe intensivt, var det nødvendigt at fortsætte opvarmningen.

Flydende dampe udførte på grund af deres indre energi mekanisk arbejde.

Vi undersøger afhængigheden af mængden af varme, der kræves for at opvarme et legeme af dets masse, temperaturændringer og typen af stof. For at studere disse afhængigheder vil vi bruge vand og olie. (Til at måle temperaturen i forsøget bruges et elektrisk termometer lavet af et termoelement forbundet til et spejlgalvanometer. Den ene termoelementforbindelse sænkes ned i en beholder med koldt vand for at sikre dens konstante temperatur. Den anden termoelementforbindelse måler væskens temperatur. under undersøgelse).

Oplevelsen består af tre serier. I den første serie, for en konstant masse af en specifik væske (i vores tilfælde vand), studeres afhængigheden af den mængde varme, der kræves for at opvarme den på temperaturændringer. Vi vil bedømme mængden af varme modtaget af væsken fra varmelegemet (elektrisk komfur) ud fra opvarmningstiden, idet vi antager, at der er et direkte proportionalt forhold mellem dem. For at resultatet af forsøget svarer til denne antagelse, er det nødvendigt at sikre en stationær varmestrøm fra den elektriske komfur til den opvarmede krop. For at gøre dette blev den elektriske komfur tændt på forhånd, så temperaturen på dens overflade ville holde op med at ændre sig ved begyndelsen af eksperimentet. For at opvarme væsken mere jævnt under eksperimentet, vil vi røre den ved hjælp af selve termoelementet. Vi vil registrere termometeraflæsningerne med jævne mellemrum, indtil lyspletten når kanten af skalaen.

Lad os konkludere: der er et direkte proportionalt forhold mellem mængden af varme, der kræves for at opvarme et legeme og ændringen i dets temperatur.

I den anden række af eksperimenter vil vi sammenligne de mængder varme, der kræves for at opvarme identiske væsker af forskellig masse, når deres temperatur ændres med samme mængde.

For at gøre det lettere at sammenligne de opnåede værdier, vil vandmassen til det andet eksperiment blive taget til at være to gange mindre end i det første eksperiment.

Vi vil igen registrere termometeraflæsningerne med jævne mellemrum.

Ved at sammenligne resultaterne af det første og andet forsøg kan følgende konklusioner drages.

I den tredje række af eksperimenter vil vi sammenligne de mængder varme, der kræves for at opvarme lige store masser af forskellige væsker, når deres temperatur ændres med samme mængde.

Vi opvarmer olie på et elektrisk komfur, hvis masse er lig med massen af vand i det første eksperiment. Vi registrerer termometeraflæsningerne med jævne mellemrum.

Resultatet af eksperimentet bekræfter konklusionen om, at mængden af varme, der kræves for at opvarme et legeme, er direkte proportional med ændringen i dets temperatur og angiver desuden afhængigheden af denne varmemængde af typen af stof.

Da man i forsøget brugte olie, hvis massefylde er mindre end vands massefylde, og opvarmning af olien til en bestemt temperatur krævede mindre varme end opvarmning af vand, kan det antages, at mængden af varme, der kræves for at opvarme et legeme, afhænger af dets massefylde.

For at teste denne antagelse vil vi samtidig opvarme lige store masser af vand, paraffin og kobber på en konstant effektvarmer.

Efter samme tid er temperaturen af kobber cirka 10 gange, og paraffin cirka 2 gange højere end temperaturen af vand.

Men kobber har en højere densitet og paraffin har en lavere densitet end vand.

Erfaring viser, at den mængde, der kendetegner hastigheden af ændring i temperatur af de stoffer, hvoraf de legemer, der er involveret i varmevekslingen er lavet, ikke er densitet. Denne mængde kaldes et stofs specifikke varmekapacitet og betegnes med bogstavet c.

En speciel enhed bruges til at sammenligne forskellige stoffers specifikke varmekapacitet. Enheden består af stativer, hvori en tynd paraffinplade og en strimmel med stænger ført igennem den er fastgjort. Aluminium-, stål- og messingcylindre af samme masse er fastgjort i enderne af stængerne.

Lad os opvarme cylindrene til samme temperatur ved at nedsænke dem i en beholder med vand stående på et varmt komfur. Vi fastgør de varme cylindre til stativerne og frigør dem fra fastgørelsen. Cylindrene rører samtidig paraffinpladen og begynder at synke ned i den, når paraffinen smeltes. Dybden af nedsænkning af cylindre med samme masse i en paraffinplade, når deres temperatur ændres med samme mængde, viser sig at være anderledes.

Erfaringen viser, at de specifikke varmekapaciteter af aluminium, stål og messing er forskellige.

Efter at have udført passende eksperimenter med smeltning af faste stoffer, fordampning af væsker og forbrænding af brændstof, opnår vi følgende kvantitative afhængigheder.

For at opnå enheder med specifikke mængder skal de udtrykkes fra de tilsvarende formler og i de resulterende udtryk erstatte varmeenheder - 1 J, masse - 1 kg og for specifik varmekapacitet - 1 K.

Vi får følgende enheder: specifik varmekapacitet – 1 J/kg·K, andre specifikke varme: 1 J/kg.

Hvilken formel bruges til at bestemme mængden af ​​varme? Lektionens emne: "Mængde af varme