1. Perubahan dalam tenaga dalaman dengan melakukan kerja dicirikan oleh jumlah kerja, i.e. kerja ialah ukuran perubahan tenaga dalaman dalam sesuatu proses. Perubahan tenaga dalaman badan semasa pemindahan haba dicirikan oleh kuantiti yang dipanggil jumlah haba.
Jumlah haba ialah perubahan tenaga dalaman badan semasa proses pemindahan haba tanpa melakukan kerja.
Jumlah haba dilambangkan dengan huruf \(Q\) . Oleh kerana jumlah haba adalah ukuran perubahan tenaga dalam, unitnya ialah joule (1 J).
Apabila badan memindahkan sejumlah haba tanpa melakukan kerja, tenaga dalamannya bertambah jika badan mengeluarkan sejumlah haba, maka tenaga dalamannya berkurangan.
2. Jika anda menuangkan 100 g air ke dalam dua bekas yang sama, satu dan 400 g ke dalam yang lain pada suhu yang sama dan meletakkannya di atas penunu yang sama, maka air dalam bekas pertama akan mendidih lebih awal. Oleh itu, semakin besar jisim badan, semakin besar jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan. Perkara yang sama berlaku dengan penyejukan: badan berjisim lebih besar mengeluarkan lebih banyak haba apabila disejukkan. Badan ini diperbuat daripada bahan yang sama dan ia memanaskan atau menyejukkan dengan bilangan darjah yang sama.
3. Jika kita sekarang memanaskan 100 g air dari 30 hingga 60 °C, i.e. pada 30 °C, dan kemudian sehingga 100 °C, i.e. sebanyak 70 °C, maka dalam kes pertama ia akan mengambil masa yang lebih singkat untuk memanaskan daripada yang kedua, dan, dengan itu, memanaskan air sebanyak 30 °C akan memerlukan kurang haba daripada memanaskan air sebanyak 70 °C. Oleh itu, jumlah haba adalah berkadar terus dengan perbezaan antara suhu akhir \((t_2\,^\circ C) \) dan awal \((t_1\,^\circ C) \): \( Q\sim(t_2- t_1) \) .
4. Jika sekarang anda tuangkan 100 g air ke dalam satu bekas, dan tuangkan sedikit air ke dalam bekas yang sama dan masukkan ke dalamnya badan logam supaya jisimnya dan jisim air adalah 100 g, dan panaskan bekas pada jubin yang sama, maka anda akan perasan bahawa dalam bekas yang mengandungi hanya air akan mempunyai suhu yang lebih rendah daripada yang mengandungi air dan badan logam. Oleh itu, agar suhu kandungan di dalam kedua-dua kapal adalah sama, adalah perlu untuk memindahkan lebih banyak haba ke dalam air daripada ke air dan badan logam. Oleh itu, jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan bergantung pada jenis bahan dari mana badan itu dibuat.
5. Kebergantungan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan pada jenis bahan dicirikan oleh kuantiti fizik yang dipanggil. muatan haba tentu sesuatu bahan.
Kuantiti fizik yang sama dengan jumlah haba yang mesti diberikan kepada 1 kg bahan untuk memanaskannya sebanyak 1 ° C (atau 1 K) dipanggil muatan haba tentu bahan tersebut.
1 kg bahan membebaskan jumlah haba yang sama apabila disejukkan sebanyak 1 °C.
Muatan haba tentu dilambangkan dengan huruf \(c\) . Unit muatan haba tentu ialah 1 J/kg °C atau 1 J/kg K.
Muatan haba tentu bahan ditentukan secara eksperimen. Cecair mempunyai kapasiti haba tentu yang lebih tinggi daripada logam; Air mempunyai haba tentu yang paling tinggi, emas mempunyai haba tentu yang sangat kecil.
Haba tentu plumbum ialah 140 J/kg °C. Ini bermakna untuk memanaskan 1 kg plumbum sebanyak 1 °C adalah perlu untuk menghabiskan jumlah haba sebanyak 140 J. Jumlah haba yang sama akan dibebaskan apabila 1 kg air menyejukkan sebanyak 1 °C.
Oleh kerana jumlah haba adalah sama dengan perubahan dalam tenaga dalaman badan, kita boleh mengatakan bahawa muatan haba tentu menunjukkan berapa banyak tenaga dalaman 1 kg bahan berubah apabila suhunya berubah sebanyak 1 °C. Khususnya, tenaga dalaman 1 kg plumbum meningkat sebanyak 140 J apabila dipanaskan sebanyak 1 °C, dan berkurangan sebanyak 140 J apabila disejukkan.
Jumlah haba \(Q \) yang diperlukan untuk memanaskan badan berjisim \(m \) daripada suhu \((t_1\,^\circ C) \) ke suhu \((t_2\,^\ circ C) \) adalah sama dengan hasil kapasiti haba tentu bahan, jisim badan dan perbezaan antara suhu akhir dan awal, i.e.
\[ Q=cm(t_2()^\circ-t_1()^\circ) \]
Formula yang sama digunakan untuk mengira jumlah haba yang dikeluarkan oleh badan apabila menyejukkan. Hanya dalam kes ini suhu akhir harus ditolak daripada suhu awal, i.e. Kurangkan suhu yang lebih kecil daripada suhu yang lebih besar.
6. Contoh penyelesaian masalah. 100 g air pada suhu 20 °C dituang ke dalam gelas yang mengandungi 200 g air pada suhu 80 °C. Selepas itu suhu di dalam kapal mencapai 60 °C. Berapa banyak haba yang diterima oleh air sejuk dan berapa banyak haba yang dikeluarkan oleh air panas?
Apabila menyelesaikan masalah, anda mesti melakukan urutan tindakan berikut:
- tulis secara ringkas keadaan masalah;
- menukar nilai kuantiti kepada SI;
- menganalisis masalah, menentukan badan yang terlibat dalam pertukaran haba, badan yang mengeluarkan tenaga dan yang menerima;
- menyelesaikan masalah dalam bentuk umum;
- melakukan pengiraan;
- menganalisis jawapan yang diterima.
1. Keadaan masalah.
Diberi:
\(m_1 \) = 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. Analisis tugas. Masalah ini menerangkan proses pertukaran haba antara air panas dan sejuk. Air panas mengeluarkan sejumlah haba \(Q_1 \) dan menyejukkan dari suhu \(t_1 \) ke suhu \(t \) . Air sejuk menerima jumlah haba \(Q_2 \) dan dipanaskan dari suhu \(t_2 \) ke suhu \(t \) .
4. Penyelesaian masalah dalam bentuk umum. Jumlah haba yang dikeluarkan oleh air panas dikira dengan formula: \(Q_1=c_1m_1(t_1-t) \) .
Jumlah haba yang diterima oleh air sejuk dikira dengan formula: \(Q_2=c_2m_2(t-t_2) \) .
5.
Pengiraan.
\(Q_1 \) = 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. Jawapannya ialah jumlah haba yang dikeluarkan oleh air panas adalah sama dengan jumlah haba yang diterima oleh air sejuk. Dalam kes ini, keadaan ideal telah dipertimbangkan dan ia tidak diambil kira bahawa sejumlah haba digunakan untuk memanaskan kaca di mana air berada dan udara di sekelilingnya. Pada hakikatnya, jumlah haba yang dikeluarkan oleh air panas adalah lebih besar daripada jumlah haba yang diterima oleh air sejuk.
Bahagian 1
1. Muatan haba tentu perak ialah 250 J/(kg °C). Apakah maksud ini?
1) apabila 1 kg perak menyejuk pada 250 °C, sejumlah haba 1 J dibebaskan
2) apabila 250 kg perak menyejukkan sebanyak 1 °C, sejumlah haba 1 J dibebaskan
3) apabila 250 kg perak menyejuk sebanyak 1 °C, sejumlah haba 1 J diserap
4) apabila 1 kg perak menyejuk sebanyak 1 °C, sejumlah haba 250 J dibebaskan
2. Muatan haba tentu zink ialah 400 J/(kg °C). Ini bermakna bahawa
1) apabila 1 kg zink dipanaskan sebanyak 400 °C, tenaga dalamannya meningkat sebanyak 1 J
2) apabila 400 kg zink dipanaskan sebanyak 1 °C, tenaga dalamannya meningkat sebanyak 1 J
3) untuk memanaskan 400 kg zink sebanyak 1 °C adalah perlu untuk menggunakan 1 J tenaga
4) apabila 1 kg zink dipanaskan sebanyak 1 °C, tenaga dalamannya meningkat sebanyak 400 J
3. Apabila memindahkan jumlah haba \(Q \) kepada jasad pepejal dengan jisim \(m \) , suhu badan meningkat sebanyak \(\Delta t^\circ \) . Antara ungkapan berikut, yang manakah menentukan muatan haba tentu bahan badan ini?
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. Rajah menunjukkan graf pergantungan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan dua jasad (1 dan 2) jisim yang sama pada suhu. Bandingkan nilai muatan haba tentu (\(c_1 \) dan \(c_2 \) ) bagi bahan dari mana jasad ini dibuat.
1) \(c_1=c_2 \)
2) \(c_1>c_2 \)
3)\(c_1
5. Rajah menunjukkan jumlah haba yang dipindahkan ke dua jasad yang sama jisim apabila suhunya berubah dengan bilangan darjah yang sama. Perkaitan yang manakah betul untuk kapasiti haba tentu bahan daripada jasad yang dibuat?
1) \(c_1=c_2\)
2) \(c_1=3c_2\)
3) \(c_2=3c_1\)
4) \(c_2=2c_1\)
6. Rajah menunjukkan graf suhu badan pepejal bergantung kepada jumlah haba yang dikeluarkannya. Berat badan 4 kg. Apakah muatan haba tentu bahan badan ini?
1) 500 J/(kg °C)
2) 250 J/(kg °C)
3) 125 J/(kg °C)
4) 100 J/(kg °C)
7. Apabila memanaskan bahan kristal seberat 100 g, suhu bahan dan jumlah haba yang diberikan kepada bahan itu diukur. Data ukuran dipersembahkan dalam bentuk jadual. Dengan mengandaikan bahawa kehilangan tenaga boleh diabaikan, tentukan muatan haba tentu bahan dalam keadaan pepejal.
1) 192 J/(kg °C)
2) 240 J/(kg °C)
3) 576 J/(kg °C)
4) 480 J/(kg °C)
8. Untuk memanaskan 192 g molibdenum sebanyak 1 K, anda perlu memindahkan sejumlah haba 48 J kepadanya. Apakah haba tentu bahan ini?
1) 250 J/(kg K)
2) 24 J/(kg K)
3) 4·10 -3 J/(kg K)
4) 0.92 J/(kg K)
9. Berapakah jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan 100 g plumbum daripada 27 hingga 47 °C?
1) 390 J
2) 26 kJ
3) 260 J
4) 390 kJ
10. Memanaskan batu bata dari 20 hingga 85 °C memerlukan jumlah haba yang sama seperti memanaskan air dengan jisim yang sama sebanyak 13 °C. Muatan haba tentu batu bata ialah
1) 840 J/(kg K)
2) 21000 J/(kg K)
3) 2100 J/(kg K)
4) 1680 J/(kg K)
11. Daripada senarai pernyataan di bawah, pilih dua yang betul dan tulis nombornya dalam jadual.
1) Jumlah haba yang diterima badan apabila suhunya meningkat dengan bilangan darjah tertentu adalah sama dengan jumlah haba yang dikeluarkan oleh jasad ini apabila suhunya menurun dengan bilangan darjah yang sama.
2) Apabila bahan sejuk, tenaga dalamannya bertambah.
3) Jumlah haba yang diterima bahan apabila dipanaskan digunakan terutamanya untuk meningkatkan tenaga kinetik molekulnya.
4) Jumlah haba yang diterima bahan apabila dipanaskan digunakan terutamanya untuk meningkatkan tenaga potensi interaksi molekulnya
5) Tenaga dalaman badan boleh diubah hanya dengan memberikan sejumlah haba kepadanya
12. Jadual membentangkan hasil pengukuran jisim \(m\) , perubahan suhu \(\Delta t\) dan jumlah haba \(Q\) yang dibebaskan semasa penyejukan silinder yang diperbuat daripada kuprum atau aluminium .
Pernyataan yang manakah sepadan dengan keputusan eksperimen? Pilih dua yang betul daripada senarai yang disediakan. Tunjukkan nombor mereka. Berdasarkan ukuran yang diambil, boleh dikatakan bahawa jumlah haba yang dibebaskan semasa penyejukan
1) bergantung kepada bahan dari mana silinder dibuat.
2) tidak bergantung pada bahan dari mana silinder dibuat.
3) meningkat dengan peningkatan jisim silinder.
4) meningkat dengan peningkatan perbezaan suhu.
5) kapasiti haba tentu aluminium adalah 4 kali lebih besar daripada kapasiti haba tentu timah.
Bahagian 2
C1. Sebuah badan pepejal seberat 2 kg diletakkan di dalam relau 2 kW dan mula menjadi panas. Rajah menunjukkan pergantungan suhu \(t\) badan ini pada masa pemanasan \(\tau \) . Apakah muatan haba tentu bahan itu?
1) 400 J/(kg °C)
2) 200 J/(kg °C)
3) 40 J/(kg °C)
4) 20 J/(kg °C)
Jawapan
Perubahan tenaga dalaman dengan melakukan kerja dicirikan oleh jumlah kerja, i.e. kerja ialah ukuran perubahan tenaga dalaman dalam sesuatu proses. Perubahan dalam tenaga dalaman badan semasa pemindahan haba dicirikan oleh kuantiti yang dipanggil jumlah haba.
ialah perubahan tenaga dalaman badan semasa proses pemindahan haba tanpa melakukan kerja. Jumlah haba ditunjukkan oleh huruf Q .
Kerja, tenaga dalaman dan haba diukur dalam unit yang sama - joule ( J), seperti mana-mana jenis tenaga.
Dalam pengukuran haba, unit tenaga khas sebelum ini digunakan sebagai unit kuantiti haba - kalori ( najis), sama dengan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air sebanyak 1 darjah Celsius (lebih tepat, dari 19.5 hingga 20.5 ° C). Unit ini, khususnya, kini digunakan semasa mengira penggunaan haba (tenaga haba) di bangunan pangsapuri. Setara mekanikal haba telah ditubuhkan secara eksperimen - hubungan antara kalori dan joule: 1 kal = 4.2 J.
Apabila badan memindahkan sejumlah haba tanpa melakukan kerja, tenaga dalamannya bertambah jika badan mengeluarkan sejumlah haba, maka tenaga dalamannya berkurangan.
Jika anda menuangkan 100 g air ke dalam dua bekas yang sama, satu dan 400 g ke dalam yang lain pada suhu yang sama dan meletakkannya di atas penunu yang sama, maka air dalam bekas pertama akan mendidih lebih awal. Oleh itu, semakin besar jisim badan, semakin besar jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan. Ia sama dengan penyejukan.
Jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan juga bergantung pada jenis bahan dari mana badan itu dibuat. Pergantungan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan pada jenis bahan ini dicirikan oleh kuantiti fizik yang dipanggil muatan haba tentu bahan.
ialah kuantiti fizik yang sama dengan jumlah haba yang mesti diberikan kepada 1 kg bahan untuk memanaskannya sebanyak 1 °C (atau 1 K). 1 kg bahan membebaskan jumlah haba yang sama apabila disejukkan sebanyak 1 °C.
Muatan haba tentu ditentukan oleh huruf Dengan. Unit muatan haba tentu ialah 1 J/kg °C atau 1 J/kg °K.
Muatan haba tentu bahan ditentukan secara eksperimen. Cecair mempunyai kapasiti haba tentu yang lebih tinggi daripada logam; Air mempunyai haba tentu yang paling tinggi, emas mempunyai haba tentu yang sangat kecil.
Oleh kerana jumlah haba adalah sama dengan perubahan dalam tenaga dalaman badan, kita boleh mengatakan bahawa kapasiti haba tentu menunjukkan berapa banyak perubahan tenaga dalaman. 1 kg bahan apabila suhunya berubah sebanyak 1 °C. Khususnya, tenaga dalaman 1 kg plumbum meningkat sebanyak 140 J apabila dipanaskan sebanyak 1 °C, dan berkurangan sebanyak 140 J apabila disejukkan.
Q diperlukan untuk memanaskan badan berjisim m pada suhu t 1 °С sehingga suhu t 2 °С, adalah sama dengan produk kapasiti haba tentu bahan, jisim badan dan perbezaan antara suhu akhir dan awal, i.e.Q = c ∙ m (t 2 - t 1)
Formula yang sama digunakan untuk mengira jumlah haba yang dikeluarkan oleh badan apabila menyejukkan. Hanya dalam kes ini suhu akhir harus ditolak daripada suhu awal, i.e. Kurangkan suhu yang lebih kecil daripada suhu yang lebih besar.
Ini adalah ringkasan topik “Jumlah haba. haba tertentu". Pilih langkah seterusnya:
- Pergi ke ringkasan seterusnya:
Dalam pelajaran ini kita akan belajar cara mengira jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan atau dilepaskan olehnya apabila menyejukkan. Untuk melakukan ini, kami akan meringkaskan pengetahuan yang diperoleh dalam pelajaran sebelumnya.
Di samping itu, kita akan belajar, menggunakan formula untuk jumlah haba, untuk menyatakan baki kuantiti daripada formula ini dan mengiranya, mengetahui kuantiti lain. Contoh masalah dengan penyelesaian untuk mengira jumlah haba juga akan dipertimbangkan.
Pelajaran ini dikhaskan untuk mengira jumlah haba apabila jasad dipanaskan atau dilepaskan apabila disejukkan.
Keupayaan untuk mengira jumlah haba yang diperlukan adalah sangat penting. Ini mungkin diperlukan, sebagai contoh, apabila mengira jumlah haba yang perlu disalurkan kepada air untuk memanaskan bilik.
nasi. 1. Jumlah haba yang mesti disalurkan kepada air untuk memanaskan bilik
Atau untuk mengira jumlah haba yang dibebaskan apabila bahan api dibakar dalam pelbagai enjin:
nasi. 2. Jumlah haba yang dibebaskan apabila bahan api dibakar dalam enjin
Pengetahuan ini juga diperlukan, sebagai contoh, untuk menentukan jumlah haba yang dikeluarkan oleh Matahari dan jatuh ke Bumi:
nasi. 3. Jumlah haba yang dikeluarkan oleh Matahari dan jatuh ke Bumi
Untuk mengira jumlah haba, anda perlu mengetahui tiga perkara (Rajah 4):
- berat badan (yang biasanya boleh diukur menggunakan skala);
- perbezaan suhu yang mana badan mesti dipanaskan atau disejukkan (biasanya diukur menggunakan termometer);
- kapasiti haba tertentu badan (yang boleh ditentukan dari jadual).
nasi. 4. Apa yang anda perlu tahu untuk menentukan
Formula di mana jumlah haba dikira kelihatan seperti ini:
Kuantiti berikut muncul dalam formula ini:
Jumlah haba yang diukur dalam joule (J);
Muatan haba tentu bahan diukur dalam ;
- perbezaan suhu, diukur dalam darjah Celsius ().
Mari kita pertimbangkan masalah mengira jumlah haba.
Tugasan
Gelas kuprum dengan jisim gram mengandungi air dengan isipadu liter pada suhu. Berapa banyak haba mesti dipindahkan ke segelas air supaya suhunya menjadi sama dengan ?
nasi. 5. Ilustrasi keadaan masalah
Mula-mula kita tulis syarat pendek ( Diberi) dan menukar semua kuantiti kepada sistem antarabangsa (SI).
|
Diberi: |
SI |
|
|
Cari: |
Penyelesaian:
Pertama, tentukan kuantiti lain yang kita perlukan untuk menyelesaikan masalah ini. Menggunakan jadual muatan haba tentu (Jadual 1) kita dapati (kapasiti haba tentu kuprum, kerana mengikut keadaan kaca adalah kuprum), (kapasiti haba tentu air, kerana mengikut keadaan terdapat air dalam kaca). Di samping itu, kita tahu bahawa untuk mengira jumlah haba kita memerlukan jisim air. Mengikut syarat, kami hanya diberi volum. Oleh itu, dari jadual kita mengambil ketumpatan air: (Jadual 2).
Jadual 1. Muatan haba tentu bagi sesetengah bahan,
Jadual 2. Ketumpatan sesetengah cecair
Sekarang kami mempunyai semua yang kami perlukan untuk menyelesaikan masalah ini.
Ambil perhatian bahawa jumlah haba akhir akan terdiri daripada jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan kaca kuprum dan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan air di dalamnya:
Mari mula-mula mengira jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan kaca kuprum:
Sebelum mengira jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan air, mari kita hitung jisim air menggunakan formula yang biasa kepada kita dari gred 7:
Sekarang kita boleh mengira:
Kemudian kita boleh mengira:
Mari kita ingat apa maksud kilojoule. Awalan "kilo" bermaksud 
.
Jawapan:.
Untuk kemudahan menyelesaikan masalah mencari jumlah haba (masalah langsung yang dipanggil) dan kuantiti yang berkaitan dengan konsep ini, anda boleh menggunakan jadual berikut.
|
Kuantiti yang diperlukan |
Jawatan |
Unit ukuran |
Formula asas |
Formula untuk kuantiti |
|
Jumlah haba |
(atau pemindahan haba).
Muatan haba tentu sesuatu bahan.
Kapasiti haba- ini ialah jumlah haba yang diserap oleh badan apabila dipanaskan sebanyak 1 darjah.
Kapasiti haba badan ditunjukkan dengan huruf Latin besar DENGAN.
Apakah kapasiti haba badan bergantung kepada? Pertama sekali, dari jisimnya. Adalah jelas bahawa pemanasan, sebagai contoh, 1 kilogram air akan memerlukan lebih banyak haba daripada pemanasan 200 gram.
Bagaimana pula dengan jenis bahan? Jom buat eksperimen. Mari ambil dua bekas yang sama dan, setelah menuangkan air seberat 400 g ke dalam salah satu daripadanya, dan minyak sayuran seberat 400 g ke dalam yang lain, kami akan mula memanaskannya menggunakan pembakar yang sama. Dengan memerhatikan bacaan termometer, kita akan melihat bahawa minyak itu cepat panas. Untuk memanaskan air dan minyak pada suhu yang sama, air mesti dipanaskan lebih lama. Tetapi semakin lama kita memanaskan air, semakin banyak haba yang diterima daripada penunu.
Oleh itu, memanaskan jisim yang sama bagi bahan yang berbeza kepada suhu yang sama memerlukan jumlah haba yang berbeza. Jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan dan, oleh itu, kapasiti habanya bergantung pada jenis bahan yang badan itu terdiri.
Jadi, sebagai contoh, untuk meningkatkan suhu air seberat 1 kg sebanyak 1°C, jumlah haba bersamaan dengan 4200 J diperlukan, dan untuk memanaskan jisim minyak bunga matahari yang sama sebanyak 1°C, jumlah haba yang sama dengan 1700 J diperlukan.
Kuantiti fizik yang menunjukkan berapa banyak haba yang diperlukan untuk memanaskan 1 kg bahan sebanyak 1 ºС dipanggil muatan haba tentu daripada bahan ini.
Setiap bahan mempunyai muatan haba tentu sendiri, yang dilambangkan dengan huruf Latin c dan diukur dalam joule per kilogram darjah (J/(kg °C)).
Muatan haba tentu bahan yang sama dalam keadaan pengagregatan yang berbeza (pepejal, cecair dan gas) adalah berbeza. Sebagai contoh, muatan haba tentu air ialah 4200 J/(kg °C), dan muatan haba tentu ais ialah 2100 J/(kg °C); aluminium dalam keadaan pepejal mempunyai kapasiti haba tentu 920 J/(kg - °C), dan dalam keadaan cecair - 1080 J/(kg - °C).
Perhatikan bahawa air mempunyai kapasiti haba tentu yang sangat tinggi. Oleh itu, air di laut dan lautan, menjadi panas pada musim panas, menyerap sejumlah besar haba dari udara. Terima kasih kepada ini, di tempat-tempat yang terletak berhampiran badan air yang besar, musim panas tidak sepanas di tempat-tempat yang jauh dari air.
Pengiraan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan atau dikeluarkan olehnya semasa penyejukan.
Daripada perkara di atas adalah jelas bahawa jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan bergantung pada jenis bahan yang terdiri daripada badan (iaitu, kapasiti haba spesifiknya) dan pada jisim badan. Ia juga jelas bahawa jumlah haba bergantung pada berapa darjah kita akan meningkatkan suhu badan.
Jadi, untuk menentukan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan atau dibebaskan olehnya semasa penyejukan, anda perlu mendarabkan kapasiti haba tentu badan dengan jisimnya dan dengan perbezaan antara suhu akhir dan awalnya:
Q = cm (t 2 - t 1 ) ,
di mana Q- jumlah haba, c- muatan haba tentu, m- berat badan, t 1 - suhu awal, t 2 - suhu akhir.
Apabila badan menjadi panas t 2 > t 1 dan oleh itu Q > 0 . Apabila badan menjadi sejuk t 2i< t 1 dan oleh itu Q< 0 .
Jika kapasiti haba seluruh badan diketahui DENGAN, Q ditentukan oleh formula:
Q = C (t 2 - t 1 ) .
Tenaga dalaman badan boleh berubah disebabkan oleh kerja kuasa luar. Untuk mencirikan perubahan dalam tenaga dalaman semasa pemindahan haba, kuantiti yang dipanggil jumlah haba dan dilambangkan Q diperkenalkan.
Dalam sistem antarabangsa, unit haba, serta kerja dan tenaga, ialah joule: = = = 1 J.
Dalam amalan, unit bukan sistemik kuantiti haba kadangkala digunakan - kalori. 1 kal. = 4.2 J.
Perlu diingatkan bahawa istilah "kuantiti haba" adalah malang. Ia diperkenalkan pada masa yang dipercayai bahawa badan mengandungi beberapa cecair tanpa berat dan sukar difahami - kalori. Proses pertukaran haba kononnya terdiri daripada fakta bahawa kalori, yang mengalir dari satu badan ke badan yang lain, membawa bersamanya sejumlah haba. Sekarang, mengetahui asas-asas teori kinetik molekul struktur jirim, kita faham bahawa tidak ada kalori dalam badan, mekanisme untuk mengubah tenaga dalaman badan adalah berbeza. Walau bagaimanapun, kuasa tradisi adalah hebat dan kami terus menggunakan istilah yang diperkenalkan berdasarkan idea yang salah tentang sifat haba. Pada masa yang sama, memahami sifat pemindahan haba, seseorang tidak sepatutnya mengabaikan sepenuhnya salah tanggapan mengenainya. Sebaliknya, dengan membuat analogi antara aliran haba dan aliran cecair hipotesis kalori, jumlah haba dan jumlah kalori, apabila menyelesaikan kelas masalah tertentu, adalah mungkin untuk menggambarkan proses yang sedang berjalan dan dengan betul. menyelesaikan masalah. Akhirnya, persamaan yang betul yang menerangkan proses pemindahan haba pernah diperolehi berdasarkan idea yang salah tentang kalori sebagai pembawa haba.
Mari kita pertimbangkan dengan lebih terperinci proses yang boleh berlaku akibat pertukaran haba.
Tuangkan sedikit air ke dalam tabung uji dan tutup dengan penyumbat. Kami menggantung tiub uji dari batang yang dipasang pada dirian dan meletakkan api terbuka di bawahnya. Tabung uji menerima sejumlah haba daripada nyalaan dan suhu cecair di dalamnya meningkat. Apabila suhu meningkat, tenaga dalaman cecair meningkat. Proses pengewapan intensif berlaku. Mengembang wap cecair melakukan kerja mekanikal untuk menolak penyumbat keluar dari tabung uji.
Mari kita jalankan satu lagi eksperimen dengan model meriam yang diperbuat daripada sekeping tiub loyang, yang dipasang pada kereta. Di satu sisi tiub ditutup rapat dengan palam ebonit yang melaluinya pin dilalui. Wayar dipateri pada pin dan tiub, berakhir dengan terminal yang mana voltan boleh dibekalkan daripada rangkaian lampu. Oleh itu, model meriam adalah sejenis dandang elektrik.
 |
Tuangkan sedikit air ke dalam tong meriam dan tutup tiub dengan penyumbat getah. Mari sambungkan pistol ke sumber kuasa. Arus elektrik yang melalui air memanaskannya. Air mendidih, yang membawa kepada pembentukan wap yang sengit. Tekanan wap air meningkat dan, akhirnya, mereka melakukan kerja menolak palam keluar dari laras senapang.
Pistol, kerana berundur, bergolek ke arah yang bertentangan dengan palam yang dikeluarkan.
Kedua-dua pengalaman disatukan oleh keadaan berikut. Dalam proses memanaskan cecair dalam pelbagai cara, suhu cecair dan, dengan itu, tenaga dalamannya meningkat. Agar cecair mendidih dan menguap secara intensif, perlu terus memanaskannya.
Wap cecair, kerana tenaga dalaman mereka, melakukan kerja mekanikal.
 |
Kami menyiasat pergantungan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan pada jisimnya, perubahan suhu dan jenis bahan. Untuk mengkaji kebergantungan ini kita akan menggunakan air dan minyak. (Untuk mengukur suhu dalam eksperimen, termometer elektrik yang diperbuat daripada termokopel yang disambungkan kepada galvanometer cermin digunakan. Satu persimpangan termokopel diturunkan ke dalam bekas dengan air sejuk untuk memastikan suhu malarnya. Persimpangan termokopel yang lain mengukur suhu cecair dalam kajian).
Pengalaman terdiri daripada tiga siri. Dalam siri pertama, untuk jisim tetap cecair tertentu (dalam kes kami, air), pergantungan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskannya pada perubahan suhu dikaji. Kami akan menilai jumlah haba yang diterima oleh cecair dari pemanas (dapur elektrik) mengikut masa pemanasan, dengan mengandaikan bahawa terdapat hubungan berkadar terus antara mereka. Agar keputusan eksperimen sepadan dengan andaian ini, adalah perlu untuk memastikan aliran haba pegun dari dapur elektrik ke badan yang dipanaskan. Untuk melakukan ini, dapur elektrik dipasang terlebih dahulu, supaya pada permulaan eksperimen, suhu permukaannya akan berhenti berubah. Untuk memanaskan cecair dengan lebih sekata semasa eksperimen, kami akan mengacaunya menggunakan termokopel itu sendiri. Kami akan merekodkan bacaan termometer pada selang masa yang tetap sehingga titik cahaya mencapai tepi skala.
Mari kita simpulkan: terdapat hubungan berkadar langsung antara jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan dan perubahan suhunya.
Dalam siri eksperimen kedua kita akan membandingkan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan cecair yang sama dengan jisim yang berbeza apabila suhunya berubah dengan jumlah yang sama.
Untuk kemudahan membandingkan nilai yang diperoleh, jisim air untuk eksperimen kedua akan diambil dua kali kurang daripada eksperimen pertama.
Kami akan merekodkan semula bacaan termometer pada selang masa yang tetap.
Membandingkan keputusan eksperimen pertama dan kedua, kesimpulan berikut boleh dibuat.
Dalam siri eksperimen ketiga kita akan membandingkan jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan jisim yang sama bagi cecair yang berbeza apabila suhunya berubah dengan jumlah yang sama.
Kami akan memanaskan minyak di atas dapur elektrik, yang jisimnya sama dengan jisim air dalam eksperimen pertama. Kami akan merekodkan bacaan termometer pada selang masa yang tetap.
Keputusan eksperimen mengesahkan kesimpulan bahawa jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan adalah berkadar terus dengan perubahan suhunya dan, sebagai tambahan, menunjukkan pergantungan jumlah haba ini pada jenis bahan.
Memandangkan eksperimen menggunakan minyak, yang ketumpatannya kurang daripada ketumpatan air, dan memanaskan minyak pada suhu tertentu memerlukan lebih sedikit haba daripada memanaskan air, boleh diandaikan bahawa jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan badan bergantung padanya. ketumpatan.
Untuk menguji andaian ini, kita akan secara serentak memanaskan jisim air, parafin dan kuprum yang sama pada pemanas kuasa malar.
Selepas masa yang sama, suhu tembaga adalah kira-kira 10 kali, dan parafin kira-kira 2 kali lebih tinggi daripada suhu air.
Tetapi kuprum mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi dan parafin mempunyai ketumpatan yang lebih rendah daripada air.
Pengalaman menunjukkan bahawa kuantiti yang mencirikan kadar perubahan suhu bahan dari mana jasad yang terlibat dalam pertukaran haba dibuat bukanlah ketumpatan. Kuantiti ini dipanggil muatan haba tentu bahan dan dilambangkan dengan huruf c.
 |
Peranti khas digunakan untuk membandingkan kapasiti haba tentu bagi bahan yang berbeza. Peranti ini terdiri daripada rak di mana plat parafin nipis dan jalur dengan batang dilalui dilekatkan. Silinder aluminium, keluli dan loyang dengan jisim yang sama dipasang pada hujung rod.
Mari kita panaskan silinder pada suhu yang sama dengan merendamnya dalam bekas berisi air yang berdiri di atas dapur panas. Kami mengikat silinder panas ke rak dan melepaskannya dari pengikat. Silinder secara serentak menyentuh plat parafin dan, mencairkan parafin, mula tenggelam ke dalamnya. Kedalaman rendaman silinder dengan jisim yang sama ke dalam plat parafin, apabila suhunya berubah dengan jumlah yang sama, ternyata berbeza.
Pengalaman menunjukkan bahawa kapasiti haba tentu aluminium, keluli dan loyang adalah berbeza.
Setelah menjalankan eksperimen yang sesuai dengan peleburan pepejal, pengewapan cecair, dan pembakaran bahan api, kami memperoleh kebergantungan kuantitatif berikut.
Untuk mendapatkan unit kuantiti tertentu, ia mesti dinyatakan daripada formula yang sepadan dan ke dalam ungkapan yang terhasil menggantikan unit haba - 1 J, jisim - 1 kg, dan untuk kapasiti haba tentu - 1 K.
Kami mendapat unit berikut: muatan haba tentu – 1 J/kg·K, haba tentu lain: 1 J/kg.