Какое количество теплоты необходимо для нагревания 3 л воды в алюминиевой кастрюле: какое количество теплоты необходимо для нагревания 3 литров воды в аллюминиевой кастрюле массой 300 грамм

Самостоятельная работа по физике 8 класс по теме: «Количество теплоты»

Вариант 1

Что называется количеством теплоты?
Воду массой 100 г нагрели от 30 С до температуры кипения. На сколько изменилась внутренняя энергия воды?
На сколько градусов нагреется 2 л воды, если сообщить ей 84 кДж энергии?
Какое количество теплоты выделяется при остывании на 10 С керосина массой 1 кг в железном баке массой 2 кг?
Тело массой 200 г при 100 С опускают в воду, масса которой 400 г и температура 22 С. Через некоторое время температура стала равной 25 С. Какова удельная теплоёмкость тела?

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

№ 1: 2 балла № 2-3: 4 балла № 4-5: 5 баллов

4–7 – оценка «3» 8–11 – оценка «4» 12–15 – оценка «5» 16–18 – оценка «5/5»

Вариант 2

Что называется удельной теплоёмкостью?
Кирпич массой 2 кг нагревают на 50 С. Какое количество теплоты затрачено для этого?
При охлаждении стальной детали от 200 до 100 С выделилось 50 МДж энергии. Какова масса детали?
В алюминиевой кастрюле массой 300 г находится 3 л воды при 20 С. Какую энергию надо затратить, чтобы вскипятить воду?
В ванну налили 20 л воды при 80 С и 10 л воды при 5 С. Определите температуру смеси.

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

№ 1: 2 балла № 2-3: 4 балла № 4-5: 5 баллов

4–7 – оценка «3» 8–11 – оценка «4» 12–15 – оценка «5» 16–18 – оценка «5/5»

Вариант 3

Какая единица является внесистемной единицей количества теплоты? Чему она равна?
Какова удельная теплоёмкость вещества, если на нагревание 250 г его на 100 С затрачено 20 кДж энергии?
Стальной кубик объёмом 0,05 м³ остывает от 400 до 200 С. На сколько при этом меняется его внутренняя энергия?
Сравните количества теплоты, необходимые для нагревания 1 л воды на 5 С и 2 кг керосина на 2 С.
На нагревание кирпича массой 4 кг на 63С затрачено такое же количество теплоты, как и для нагревания воды той же массы на 13,2С. Определить удельную теплоемкость кирпича.

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

№ 1: 2 балла № 2-3: 4 балла № 4-5: 5 баллов

4–7 – оценка «3» 8–11 – оценка «4» 12–15 – оценка «5» 16–18 – оценка «5/5»

Вариант 4

Удельная теплоёмкость льда 2100 Дж (кг С). Объясните физический смысл этой величины
На сколько градусов нагреется железная деталь массой 50 кг, если ей сообщить 3 МДж энергии?
Определите количество теплоты, выделяемое 0,5 л воды, остывающей от температуры кипения до 30 С.
В медной кастрюле массой 600 г находится 2 кг воды при 20 С. Какую энергию надо затратить, чтобы нагреть воду до 80 С?
В кипяток положили серебряную ложку массой 150 г, температура ложки изменилась от 20 до 95 С. Определите массу кипятка.

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

№ 1: 2 балла № 2-3: 4 балла № 4-5: 5 баллов

4–7 – оценка «3» 8–11 – оценка «4» 12–15 – оценка «5» 16–18 – оценка «5/5»

Вариант 5

По какой формуле можно рассчитать количество теплоты, которое теряет тело при охлаждении?
Какова масса медной детали, если для её нагревания от 20 до 70 С было затрачено 10 кДж теплоты?
Спирт объёмом 0,1 л нагрели на 20ёС. На сколько при этом изменилась внутренняя энергия?
Какая энергия выделяется при остывании кипятка массой 200 г в стеклянном стакане массой 100 г, если конечная температура равна 20 С ?
В баке смешивают горячую и холодную воду. Масса горячей воды равна 2 кг, её температура 70 С. Температура холодной воды 20 С. Температура смеси равна 40 С. Определите массу холодной воды.

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

№ 1: 2 балла № 2-3: 4 балла № 4-5: 5 баллов

4–7 – оценка «3» 8–11 – оценка «4» 12–15 – оценка «5» 16–18 – оценка «5/5»

Вариант 6

На нагревание чего – 1 кг льда или 1 кг воды — на 1 С потребуется больше энергии? Почему?
На сколько градусов повысится температура 4 кг воды, если она получит количество теплоты 168 кДж?
Железная деталь объёмом 10 м³ остывает от 300 до 100 С . Какое количество теплоты при этом выделяется?
Вода объёмом 2 л нагревается в железной кастрюле массой 700 г. Сравните энергии, необходимые для нагревания воды и кастрюли.
Каким должен быть объём воды при 10 С. Чтобы ею можно было бы охладить воду массой 100 г от 80 до 30 С?

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

№ 1: 2 балла № 2-3: 4 балла № 4-5: 5 баллов

4–7 – оценка «3» 8–11 – оценка «4» 12–15 – оценка «5» 16–18 – оценка «5/5»

Вариант 7

Какое вещество (см. таблицу) обладает наибольшей удельной теплоёмкостью? Наименьшей?
Какую энергию надо затратить, чтобы серебряный брусок массой 400 г нагрелся от 25 до 200 С?
Для нагревания воды на 50 С было затрачено 25 кДж энергии. Определите объём воды.
Какая энергия выделяется при остывании 2 л керосина в стальном баке массой 5 кг, если температура уменьшается на 30 С?
Кирпич массой 5 кг, нагретый до 100 С опускают в ёмкость с водой при 10 С. До какой температуры нагреется вода, если её масса 40 кг?

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

№ 1: 2 балла № 2-3: 4 балла № 4-5: 5 баллов

4–7 – оценка «3» 8–11 – оценка «4» 12–15 – оценка «5» 16–18 – оценка «5/5»

Вариант 8

Запишите уравнение теплового баланса. Чем определяется количество слагаемых в этом уравнении?
Стеклянный стакан нагрелся на 50 С при передаче ему 8,4 кДж энергии. Какова масса стакана?
Алюминиевая ложка массой 250 г остывает от 100 до 50 С. Сколько энергии выделяется при этом? В медной кастрюле массой 0,5 кг находится 4 л воды при 20 С. Каким количеством теплоты можно нагреть воду до 50 С?
В медной кастрюле массой 0,5 кг находится 4 л воды при 20 С. Каким количеством теплоты можно нагреть воду до 50 С?
Кипяток массой 100 г наливают в стеклянный стакан массой 100 г, температура стакана 20 С. На сколько градусов остынет вода?

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

№ 1: 2 балла № 2-3: 4 балла № 4-5: 5 баллов

4–7 – оценка «3» 8–11 – оценка «4» 12–15 – оценка «5» 16–18 – оценка «5/5»

Вариант 9

От чего зависит значение количества теплоты? Запишите формулу зависимости
При нагревании тела массой 100 г от 10 до 90 С было затрачено 7,36 кДж энергии. Из какого вещества сделано тело?
Керосин объёмом 1 л остывает на 30 С. На сколько при этом меняется его внутренняя энергия?
Масса алюминиевой кастрюли равна массе налитой в неё воды. На нагревание кастрюли или воды расходуется меньшее количество теплоты? Во сколько раз?
Определите температуру смеси горячей воды массой 3 кг при 90 С и холодной воды массой 6 кг при 10 С.

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

№ 1: 2 балла № 2-3: 4 балла № 4-5: 5 баллов

4–7 – оценка «3» 8–11 – оценка «4» 12–15 – оценка «5» 16–18 – оценка «5/5»

Вариант 10

Может ли значение количества теплоты быть отрицательным? Дать объяснение.
Стальное сверло массой 20 кг при работе нагрелось от 15 до 115 С. На сколько изменилась внутренняя энергия сверла?
При остывании 500 г кипятка выделилось 21 кДж энергии. Какова конечная температура тела?
Керосин объемом 0,5 л в железном баке массой 2 кг нагревают на 60 С. Какую энергию при этом затратили?
Для нагревания двух тел – из меди и из свинца – затрачено одинаковое количество теплоты. Медное тело массой 4 кг нагрелось на 25 С. На сколько нагрелось свинцовое тело массой 2 кг?

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

№ 1: 2 балла № 2-3: 4 балла № 4-5: 5 баллов

4–7 – оценка «3» 8–11 – оценка «4» 12–15 – оценка «5» 16–18 – оценка «5/5»

Контрольная Работа 8 Класс Тема Количество Теплоты – Telegraph

>>> ПОДРОБНЕЕ ЖМИТЕ ЗДЕСЬ <<<

Контрольная Работа 8 Класс Тема Количество Теплоты

Опубликовано 30.10.2013 — 19:59 — Уваров Сергей Александрович
Разноуровневая контрольная работа по теме: «Количество теплоты». Содержит пять вариантов. Расчитана на один час.
1. Стальная деталь массой 500г при обработке на токарном станке нагрелась на 20 ⁰ C.. Чему равно изменение
внутренней энергии детали? (Удельная теплоемкость стали 500 Дж/(кг ⁰ С))
2. Какую массу пороха нужно сжечь, чтобы при полном его сгорании выделилось 38000 кДж энергии? (Удельная теплота сгорания пороха 3,8 * 10 6 Дж/кг)
3. Оловянный и латунный шары одинаковой массы, взятые при температуре 20 ⁰ C опустили в горячую воду.   Одинаковое ли количество теплоты получат шары от воды при нагревании? (Удельная теплоемкость олова 250 Дж/(кг ⁰ С), латуни 380 Дж/(кг ⁰ С) )
4. На сколько изменится температура воды массой 20 кг, если ей передать всю энергию,   выделяющуюся при сгорании бензина массой 20 кг? (Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг ⁰ С), удельная теплота сгорания бензина 4,6 * 10 7 Дж/кг)
1.Определите массу серебряной ложки, если для изменения ее температуры от 20 ⁰ C до 40 ⁰ C   требуется 250 Дж
энергии. (Удельная теплоемкость серебра 250 Дж/(кг ⁰ С) )
2. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании торфа массой 200 г? (Удельная теплота сгорания торфа 14 * 10 6 Дж/кг)
3. Стальную и свинцовую гири массой по 1 кг прогрели в кипящей воде, а затем поставили на лед.   Под какой из гирь растает больше льда?(Удельная теплоемкость стали 500 Дж/(кг ⁰ С), свинца 140 Дж/(кг ⁰ С) )
4.Какую массу керосина нужно сжечь, чтобы получить столько же энергии, сколько ее выделяется при сгорании каменного угля массой   500 г. (Удельная теплота сгорания керосина 46 *10 6 дж/кг, каменного угля 30 * 10 6 Дж/кг)
1. Какое количество теплоты необходимо для нагревания железной гири массой 500 г от 20 ⁰ C до 30 ⁰ C. (Удельная теплоемкость железа 460 Дж/(кг ⁰ С) )
2. Какая масса каменного угля была сожжена в печи, если при этом выделилось 60 МДж теплоты? (Удельная теплота сгорания угля 3 * 10 7 Дж/кг)
3. В каком платье летом менее жарко: в белом или в темном ? Почему?
4. Сколько нужно сжечь каменного угля, чтобы нагреть 100 кг стали от 100 ⁰ C до 200 ⁰ C?   Потерями тепла пренебречь. (Удельная теплота сгорания угля 3 *10 7 Дж/кг)
1. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 100 г спирта? (Удельная теплота сгорания спирта
2. Какова масса железной детали, если на ее нагревание от 20 ⁰ C до 200 ⁰ C пошло 20,7 кДж теплоты? (Удельная теплоемкость железа 460 Дж/(кг ⁰ С) )
3. Почему все пористые строительные материалы (пористый кирпич, пеностекло, пенистый бетон и др.) обладают лучшими теплоизоляционными свойствами, чем плотные стройматериалы?
4. Какое количество теплоты необходимо для нагревания 3 л воды в алюминиевой кастрюле массой 300 г от 20 ⁰ до 100 ⁰ C? (Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг ⁰ С, алюминия 920 Дж/кг ⁰ С,   плотность воды 1000 кг/м 3 )
1. Сколько воды можно нагреть кипятильником от 10°С до 100°С, сжигая в нём 0,6 кг берёзовых дров, если для нагревания воды пошло 25% теплоты, выделившейся при сжигании дров?
2. Сколько дров необходимо сжечь для того, чтобы нагреть 50 л воды в железном котле массой 10 кг от 15°С до 65°С? Потерями тепла пренебречь.
3. На сколько изменится температура воды объёмом 100 л, если считать, что вся теплота, выделяемая при сжигании древесного угля массой 500 г, пойдёт на нагревание воды?
4. Почему теплота сгорания сырых дров меньше сухих той же породы?
Урок на котором дети сами составляют и решают задачи. После просмотра мультфильма «Девочка со спичками», учащиеся обсуждают каким образом можно обогреть жилище. сколько и какое топливо, лучш…
Работа состоит из пяти задач. Представлено 2 варианта….
В работе представлены 3 варианта контрольной работы для 10 класса по теме «Количество информации» (алфавитный и вероятностный подход).Задачи разного уровня сложности….
Материал содержит два варианта контрольной работы с особой структурой: задания разделены по сложности на три блока. При этом блоки В и С подразумевают возможность выбора учащимися одного из заданий эт…
Контрольная работа предложена для учащихся 8 классов в двух вариантах. Представлены расчётные и графичнские задачи….
Контрольная работа состоит из 4 заданий. В работе использован дидактический материал из книги Л.И. Скрелина…
Самостоятельная работа по теме «Количесвто информации » для 9 классов 12 вариантов. …

Физика 8 класс . Контрольная работа по теме : » Количество теплоты .»
Контрольная работа по физике 8 класс по теме » Количество теплоты «
Контрольная работа » Тепловые явления. Количество теплоты » 8 класс скачать
Контрольная работа №1 по теме «Расчёт количества теплоты «
Физика 8 класс (УМК Перышкин) Контрольная работа № 1 Расчет количества …
Чаще Всего Человек Ищет Сочинение Егэ
Эссе На Тему Казахстан Тула
Сочинение Первый День Самостоятельной Жизни Петра Гринева
Организация Здорового Образа Жизни Обучающегося Реферат
Контрольная Работа По Английскому 3 Класс Комарова

14.2 Изменение температуры и теплоемкость

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

Наблюдение за теплопередачей и изменением температуры и массы
Расчет конечной температуры после теплообмена между двумя объектами

Одним из основных эффектов теплопередачи является изменение температуры: при нагревании температура повышается, а при охлаждении снижается. Мы предполагаем, что фазового перехода нет и что над системой или системой не совершается никакой работы. Опыты показывают, что передаваемое тепло зависит от трех факторов — изменения температуры, массы системы, вещества и фазы вещества.

Рис. 14.4 Количество теплоты QQ size 12{Q} {}, переданное для изменения температуры, зависит от величины изменения температуры, массы системы, а также вовлеченного вещества и фазы. а) Количество переданного тепла прямо пропорционально изменению температуры. Чтобы удвоить изменение температуры массы m,m, размера 12{m} {} нужно добавить удвоенное тепло. б) Количество переданного тепла также прямо пропорционально массе. Чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в удвоенной массе, нужно добавить в два раза больше тепла. в) Количество переданного тепла зависит от вещества и его фазы. Если для изменения температуры ΔTΔT размера 12{ΔT} {} в данной массе меди требуется количество QQ размера 12{Q} {} тепла, то потребуется в 10,8 раз большее количество тепла, чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры.

в одной и той же массе воды при условии отсутствия фазового перехода ни в одном из веществ.

Зависимость от изменения температуры и массы легко понять. Благодаря тому, что средняя кинетическая энергия атома или молекулы пропорциональна абсолютной температуре, внутренняя энергия системы пропорциональна абсолютной температуре и числу атомов или молекул. Благодаря тому, что переданное тепло равно изменению внутренней энергии, теплота пропорциональна массе вещества и изменению температуры. Переносимое тепло также зависит от вещества, так что, например, теплота, необходимая для повышения температуры, для спирта меньше, чем для воды. Для одного и того же вещества передаваемая теплота также зависит от фазы — газообразной, жидкой или твердой.

Теплопередача и изменение температуры

Количественная связь между теплопередачей и изменением температуры содержит все три фактора

14.3 Q=mcΔT, Q=mcΔT, размер 12{Q= ital «mc»ΔT,} {}

где Размер QQ 12{Q} {} — это символ теплопередачи, размер 12 мм {m} {} — это масса вещества, а ΔTΔT — изменение температуры. Символ cc size 12{c} {} обозначает удельную теплоемкость и зависит от материала и фазы. Удельная теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для изменения температуры 1,00 кг массы на 1,00 ºC1,00 ºC. Удельная теплоемкость cc является свойством вещества; его единица СИ — Дж/(кг⋅К)Дж/(кг⋅К) или Дж/(кг⋅ºC).Дж/(кг⋅ºC). Напомним, что изменение температуры (ΔT)(ΔT) одинаково в единицах кельвина и градусах Цельсия. Если теплоотдачу измерять в килокалориях, то единица удельной теплоемкости равна ккал/(кг⋅ºC).ккал/(кг⋅ºC).

Значения удельной теплоемкости обычно нужно искать в таблицах, потому что нет простого способа их расчета. В общем случае удельная теплоемкость также зависит от температуры. В таблице 14.1 приведены репрезентативные значения удельной теплоемкости для различных веществ. За исключением газов, зависимость теплоемкости большинства веществ от температуры и объема слабая. Из этой таблицы мы видим, что удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла, и в десять раз больше, чем у железа, а это значит, что требуется в пять раз больше теплоты, чтобы поднять температуру воды на ту же величину, что и для стекла, и в десять раз больше, чем для стекла. много тепла, чтобы поднять температуру воды, как для железа. На самом деле вода имеет одну из самых больших удельных теплоемкостей среди всех материалов, что важно для поддержания жизни на Земле.

Пример 14.1 Расчет необходимого тепла: нагрев воды в алюминиевой кастрюле

Алюминиевая кастрюля весом 0,500 кг на плите используется для нагрева 0,250 л воды с 20 ºC20 ºC до 80 ºC80 ºC. а) Какое количество тепла потребуется? Какой процент тепла используется для повышения температуры (b) кастрюли и (c) воды?

Стратегия

Посуда и вода всегда имеют одинаковую температуру. Когда вы ставите кастрюлю на плиту, температура воды и сковороды увеличивается на одинаковую величину. Воспользуемся уравнением теплообмена при заданном изменении температуры и массы воды и алюминия. Удельные теплоемкости воды и алюминия приведены в таблице 14.1.

Решение

Поскольку вода находится в тепловом контакте с алюминием, сковорода и вода имеют одинаковую температуру.

Рассчитать разницу температур.
14,4 ΔT=Tf-Ti=60 ºC ΔT=Tf-Ti=60 ºC
Рассчитайте массу воды. Поскольку плотность воды составляет 1000 кг/м3, 1000 кг/м3, один литр воды имеет массу 1 кг, а масса 0,250 л воды равна mw=0,250 кгmw=0,250 кг size 12{m rSub { size 8{w} } =0 «.» «25»`»кг»} {}.
Рассчитайте теплоту, переданную воде. Используйте удельную теплоемкость воды из таблицы 14.1.
14,5 Qw=mwcwΔT=0,250 кг4186 Дж/кгºC60 ºC=62,8 кДжQw=mwcwΔT=0,250 кг4186 Дж/кгºC60 ºC=62,8 кДж
Рассчитайте тепло, переданное алюминию. Используйте удельную теплоемкость алюминия из таблицы 14.1:
14,6 QAl=mAlcAlΔT=0,500 кг900 Дж/кгºC60 ºC= 27 × 104 Дж = 27 кДжQAl=mAlcAlΔT=0,500 кг900 Дж/кгºC60 ºC= 27 × 104 Дж = 27 кДж
Сравните процент тепла, поступающего в кастрюлю, и процент тепла, поступающего в воду. Сначала найдите общее количество переданного тепла.
14,7 QTotal=QW+QAl=62,8кДж+ 27,0кДж = 89,8кJQTotal=QW+QAl=62,8кДж+ 27,0кДж = 89,8кДж размер 12{Q rSub { размер 8{«Всего»} } =Q rSub { размер 8{W} } +Q rSub { size 8{«Al»} } =»62″ «.
» 8`»кДж»+»89″ «.» 5`»кДж = 152″ «.» 3`»кДж»} {}

Таким образом, количество тепла, идущего на нагрев сковороды, составляет

14,8 27,0 кДж89,8 кДж×100%=30,1%, 27,0кДж89,8кДж×100%=30,1%, размер 12{ { {«62» «.» 8`»кДж»} свыше {«152» «.» 3`»кДж»} } умножить на «100»%=»41″%} {}

, и количество, идущее на нагрев воды, равно

14,9 62,8кДж89,8кДж×100%=69,9%.62,8кДж89,8кДж×100%=69,9%. размер 12 { { {«62» «.» 8`»кДж»} более {«89» «.» 8`»кДж»} } раз «100»%=»69,9″% «.» } {}

Обсуждение

В этом примере тепло, переданное контейнеру, составляет значительную долю от общего количества переданного тепла. Хотя масса кастрюли в два раза больше массы воды, удельная теплоемкость воды более чем в четыре раза больше, чем у алюминия. Следовательно, для достижения заданного изменения температуры воды требуется чуть более чем в два раза больше тепла по сравнению с алюминиевой кастрюлей.

Рис. 14.5 Дымящиеся тормоза на этом грузовике являются видимым свидетельством механического эквивалента тепла.

Пример 14.2. Расчет увеличения температуры по работе, совершаемой над веществом: перегрев тормозов грузовика при движении под уклон тормозной материал. Это преобразование предотвращает преобразование потенциальной энергии гравитации в кинетическую энергию грузовика. Проблема заключается в том, что масса грузовика велика по сравнению с массой тормозного материала, поглощающего энергию, и повышение температуры может происходить слишком быстро, чтобы достаточное количество тепла передавалось от тормозов в окружающую среду.

Рассчитайте повышение температуры 100 кг тормозного материала со средней удельной теплоемкостью 800 Дж/кг⋅ºC800 Дж/кг⋅ºC, если материал сохраняет 10 процентов энергии от 10000-килограммового грузовика, опускающегося на 75 м при вертикальном перемещении с постоянной скоростью.

Стратегия

Если тормоза не задействованы, гравитационная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. При торможении потенциальная энергия гравитации преобразуется во внутреннюю энергию тормозного материала. Сначала мы вычисляем гравитационную потенциальную энергию (Mgh)(Mgh) размером 12{ \( ital «Mgh» \) } {}, которую весь грузовик теряет при спуске, а затем находим повышение температуры только в тормозном материале.

Решение

Рассчитайте изменение потенциальной энергии гравитации при движении грузовика под уклон.
14,10 Mgh=10 000 кг9,80 м/с275 м=7,35×106JMgh=10000 кг9,80 м/с275 м=7,35×106J
Рассчитайте температуру по переданному теплу, используя Q= MghQ= Mgh size 12{Q»= » ital «Mgh»} {} и
14.11 ΔT=Qmc, ΔT=Qmc, размер 12{ΔT= {{Q} над {итал. «mc»} } } {}
, где мм — масса тормозного материала. Подставьте значения m=100 кгm=100 кг и c=800 Дж/кг⋅ºCc=800 Дж/кг⋅ºC, чтобы найти
14,12 ΔT=7,35×106J100 кг800 Дж/кгºC=92 ºC. ΔT=7,35×106J100 кг800 Дж/кгºC=92 ºC.

Обсуждение

Эта температура близка к температуре кипения воды. Если бы грузовик какое-то время ехал, то непосредственно перед спуском температура тормозов, вероятно, была бы выше температуры окружающей среды. Повышение температуры при спуске, вероятно, повысит температуру тормозного материала выше точки кипения воды, поэтому этот метод нецелесообразен. Однако та же идея лежит в основе недавней гибридной технологии автомобилей, где механическая энергия — гравитационная потенциальная энергия — преобразуется тормозами в электрическую энергию аккумулятора.


Вещества	Удельная теплоемкость ( c )
Твердые вещества	Дж/кг⋅ºC	ккал/кг⋅ºC ²
Алюминий	900	0,215
Асбест	800	0,19
Бетон, гранит (средний)	840	0,20
Медь	387	0,0924
Стекло	840	0,20
Золото	129	0,0308
Тело человека (в среднем при 37 °С)	3 500	0,83
Лед (средний, от –50 °C до 0 °C)	2 090	0,50
Железо, сталь	452	0,108
Свинец	128	0,0305
Серебро	235	0,0562
Дерево	1 700	0,4
Жидкости
Бензол	1 740	0,415
Этанол	2 450	0,586
Глицерин	2 410	0,576
Меркурий	139	0,0333
Вода (15,0°С)	4 186	1. 000
Газы ³
Воздух (сухой)	721 (1 015)	0,172 (0,242)
Аммиак	1 670 (2 190)	0,399 (0,523)
Углекислый газ	638 (833)	0,152 (0,199)
Азот	739 (1040)	0,177 (0,248)
Кислород	651 (913)	0,156 (0,218)
Пар (100 °C)	1 520 (2 020)	0,363 (0,482)

Таблица 14.1 Удельная теплоемкость ¹ различных веществ

Обратите внимание, что пример 14. 2 является иллюстрацией механического эквивалента теплоты. В качестве альтернативы, повышение температуры может быть произведено с помощью паяльной лампы вместо механического.

Пример 14.3 Расчет конечной температуры при передаче тепла между двумя телами: наливание холодной воды на горячую сковороду

Предположим, вы наливаете 0,250 кг воды температурой 20ºC20ºC (около чашки) в 0,500-килограммовую алюминиевую кастрюлю с температурой 150 ºC150 ºC. Предположим, что кастрюля находится на изолированной подушке и что незначительное количество воды выкипает. При какой температуре вода и кастрюля через короткое время достигают теплового равновесия?

Стратегия

Решение

Используйте уравнение теплопередачи Q=mcΔTQ=mcΔT размер 12{Q= итал. «mc»ΔT} {}, чтобы выразить потери тепла алюминиевой кастрюлей через массу кастрюли, удельную теплоемкость алюминия , начальная температура кастрюли и конечная температура.
14.13 Qhot=mAlcAlTf-150 ºCQhot=mAlcAlTf-150 ºC
Выразите тепло, полученное водой, через массу воды, удельную теплоемкость воды, начальную температуру воды и конечную температуру.
14.14 Qхолд=mWcWTf-20,0 ºCQхолд=mWcWTf-20,0 ºC
Обратите внимание, что Qhot0Qhot0 size 12{Q rSub { size 8{«hot»} } и Qcold>0Qcold>0 size 12{Q rSub { size 8{«cold»} } >0} {}, и что их сумма должна равняться нулю потому что тепло, потерянное горячей кастрюлей, должно быть таким же, как тепло, полученное холодной водой.
14.15 Qхолод + Qгор = 0, Qхол = –Qгор,mWcWTf−20,0 ºC=−mAlcAlTf−150 ºCQхолод + Qгор=0,Qхолод = –Qгор,mWcWTf−20,0 ºC=−mAlcAlTf−150 ºC
Это уравнение для неизвестной конечной температуры, Tf.Tf. размер 12 {T rSub { размер 8 {f} } } {}
Перенесите все термины, включающие TfTf size 12{T rSub { size 8{f} } } {}, в левую часть, а все остальные термины в правую. Найдите TfTf size 12{T rSub { size 8{f} } } {}
14.16 Tf=mAlcAl150 ºC+mWcW20.0 ºCmAlcAl+mWcW,Tf=mAlcAl150 ºC+mWcW20.0 ºCmAlcAl+mWcW,
и вставьте числовое значение значения
14,17 Tf=0,500 кг900 Дж/кгºC150 ºC+0,250 кг4 186 Дж/кгºC20,0 ºC0,500 кг900 Дж/кгºC+0,250 кг4 186 Дж/кгºC=88 430 Дж1496,5 Дж/ºC=59,1 ºC.0Tf=0,5 ºC.0 кг900 Дж/кгºC150 ºC+0,250 кг4 186 Дж/кгºC20,0 ºC0,500 кг900 Дж/кгºC+0,250 кг4,186 Дж/кгºC=88 430 Дж1496,5 Дж/ºC=59,1 ºC.

Обсуждение

Это типичная калориметрическая задача: два тела с разными температурами соприкасаются друг с другом и обмениваются теплом до тех пор, пока не будет достигнута общая температура. Почему конечная температура намного ближе к 20 ºC20 ºC, чем к 150 ºC150 ºC? Причина в том, что вода имеет большую удельную теплоемкость, чем большинство обычных веществ, и, таким образом, претерпевает небольшое изменение температуры при данной теплопередаче. Большому водоему, такому как озеро, требуется большое количество тепла, чтобы заметно повысить его температуру. Это объясняет, почему температура озера остается относительно постоянной в течение дня даже при больших изменениях температуры воздуха. Однако температура воды меняется в течение более длительного времени, например, с лета на зиму.

Самостоятельный эксперимент: изменение температуры земли и воды

Что нагревается быстрее, земля или вода?

Чтобы изучить различия в теплоемкости, выполните следующие действия.

Поместите равные массы сухого песка или почвы и воды одинаковой температуры в два небольших сосуда. Средняя плотность почвы или песка примерно в 1,6 раза выше, чем у воды, поэтому вы можете получить примерно равные массы, используя на 50 процентов на 12{«50%»} {} больше воды по объему.
Нагрейте оба продукта с помощью духовки или лампы накаливания в течение одинакового времени.
Запишите конечную температуру двух масс.
Теперь доведите обе банки до одинаковой температуры, нагревая их в течение более длительного периода времени.
Снимите банки с источника тепла и измеряйте их температуру каждые пять минут в течение примерно 30 минут.

Какой образец остывает быстрее? Эта деятельность воспроизводит явления, ответственные за наземные и морские бризы.

Проверьте свои знания

Если для повышения температуры блока с 25 ºC25 ºC до 30 ºC30 ºC требуется 25 кДж, то какое количество теплоты необходимо для нагревания блока с 45 ºC45 ºC до 50 ºC50 ºC?

Решение

Теплопередача зависит только от разницы температур. Так как разность температур одинакова в обоих случаях, то и во втором случае необходимы одни и те же 25 кДж.

Сноски

1 Значения для твердых и жидких веществ даны при постоянном объеме и температуре 25 ºC25 ºC, если не указано иное.
2 Эти значения идентичны в единицах кал/г⋅ºКкал/г⋅ºC.
3 cvcv при постоянном объеме и температуре 20ºC20ºC, если не указано иное, и среднем давлении 1,00 атм. В скобках указаны cpcp при постоянном давлении в один атм.

Печать
Поделиться

14.2 Изменение температуры и теплоемкость – Колледж физики

Глава 14 Тепло и методы теплопередачи

Резюме

Наблюдайте за теплопередачей и изменением температуры и массы.
Рассчитать конечную температуру после теплопередачи между двумя объектами.

Рисунок 1. Теплота, передаваемая для изменения температуры, зависит от величины изменения температуры, массы системы, а также вовлеченного вещества и фазы. а) Количество переданного тепла прямо пропорционально изменению температуры. Чтобы удвоить изменение температуры массы m , нужно удвоить теплоту. б) Количество переданного тепла также прямо пропорционально массе. Чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в удвоенной массе, нужно добавить в два раза больше тепла.

в) Количество переданного тепла зависит от вещества и его фазы. Если требуется сумма Q тепла, чтобы вызвать изменение температуры Δ T в заданной массе меди, потребуется в 10,8 раз больше тепла, чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в той же массе воды при условии отсутствия фазового перехода в любом веществе.

Зависимость от изменения температуры и массы легко понять. Благодаря тому, что (средняя) кинетическая энергия атома или молекулы пропорциональна абсолютной температуре, внутренняя энергия системы пропорциональна абсолютной температуре и числу атомов или молекул. Благодаря тому, что переданное тепло равно изменению внутренней энергии, теплота пропорциональна массе вещества и изменению температуры. Переносимое тепло также зависит от вещества, так что, например, теплота, необходимая для повышения температуры, для спирта меньше, чем для воды. Для одного и того же вещества передаваемая теплота также зависит от фазы (газовая, жидкая или твердая). {\ circ} \ text{C)}}.[/latex] Напомним, что изменение температуры [latex]{(\Delta{T})}[/latex] одинаково в единицах кельвина и градусах Цельсия. Если теплоотдачу измерять в килокалориях, то 9{\circ}\text{C}}}.[/латекс]

Значения удельной теплоемкости обычно нужно искать в таблицах, потому что нет простого способа их рассчитать. В общем случае удельная теплоемкость также зависит от температуры. В таблице 1 приведены репрезентативные значения удельной теплоемкости для различных веществ. За исключением газов, зависимость теплоемкости большинства веществ от температуры и объема слабая. Из этой таблицы мы видим, что удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла, и в десять раз больше, чем у железа, а это значит, что требуется в пять раз больше теплоты, чтобы поднять температуру воды на ту же величину, что и для стекла, и в десять раз больше, чем для стекла. много тепла, чтобы поднять температуру воды, как для железа. На самом деле вода имеет одну из самых больших удельных теплоемкостей среди всех материалов, что важно для поддержания жизни на Земле. 9{\circ}\text{C}}.[/latex] (a) Сколько тепла требуется? Какой процент тепла используется для повышения температуры (b) кастрюли и (c) воды?

Стратегия

Сравните процент тепла, поступающего в кастрюлю, и процент тепла, поступающего в воду. Сначала находим общее количество переданного тепла:

[латекс] {Q _ {\ text {Всего}} = Q _ {\ text {W}} + Q _ {\ text {Al}} = 62,8 \ text {кДж} + 27,0 \ text {кДж} = 89,8 \ text { кДж}}.[/латекс]

Таким образом, количество тепла, идущего на нагрев сковороды, равно

[латекс]{\ гидроразрыва {27,0\текст{кДж}}{89,8\текст{кДж}}}[/латекс] [латекс]{\times100\ %=30. 1\%},[/latex]

и сумма, идущая на нагрев воды, равна

[латекс] {\ гидроразрыва {62,8 \ текст {кДж}} {89,8 \ текст {кДж}}} [/латекс] [латекс] {\ раз100 \% = 69,9 \%}. [/латекс]

Обсуждение

Рисунок 2. Дымящиеся тормоза на этом грузовике являются видимым свидетельством механического эквивалента тепла.

Пример 2: Расчет увеличения температуры по работе, проделанной над веществом: Перегрев тормозов грузовика при движении под уклон тормозной материал. Это преобразование предотвращает преобразование потенциальной энергии гравитации в кинетическую энергию грузовика.

Проблема заключается в том, что масса грузовика велика по сравнению с массой тормозного материала, поглощающего энергию, и повышение температуры может происходить слишком быстро, чтобы достаточное количество тепла передавалось от тормозов в окружающую среду. 9{\circ}\text{C}}[/latex], если материал удерживает 10 % энергии от 10 000-килограммового грузовика, спускающегося с высоты 75,0 м (при вертикальном перемещении) с постоянной скоростью.

Стратегия

Если тормоза не задействованы, гравитационная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. При торможении потенциальная энергия гравитации преобразуется во внутреннюю энергию тормозного материала. Сначала мы вычисляем гравитационную потенциальную энергию [латекс]{(Mgh)}[/латекс], которую весь грузовик теряет при спуске, а затем находим повышение температуры только в тормозном материале. 9{\circ}\text{C}}.[/латекс]

Обсуждение

Эта температура близка к температуре кипения воды. Если бы грузовик какое-то время ехал, то непосредственно перед спуском температура тормозов, вероятно, была бы выше температуры окружающей среды. Повышение температуры при спуске, вероятно, повысит температуру тормозного материала выше точки кипения воды, поэтому этот метод нецелесообразен. Однако та же идея лежит в основе недавней гибридной технологии автомобилей, где механическая энергия (потенциальная энергия гравитации) преобразуется тормозами в электрическую энергию (аккумулятор).

Вещества	Удельная теплоемкость ( c )
Твердые вещества	Дж/кг⋅ºC	ккал/кг⋅ºC ²
Алюминий	900	0,215
Асбест	800	0,19
Бетон, гранит (средний)	840	0,20
Медь	387	0,0924
Стекло	840	0,20
Золото	129	0,0308
Тело человека (в среднем при 37 °C)	3500	0,83
Лед (средний, от -50°C до 0°C)	2090	0,50
Железо, сталь	452	0,108
Свинец	128	0,0305
Серебро	235	0,0562
Дерево	1700	0,4
Жидкости
Бензол	1740	0,415
Этанол	2450	0,586
Глицерин	2410	0,576
Меркурий	139	0,0333
Вода (15,0°С)	4186	1. 000
Газы ³
Воздух (сухой)	721 (1015)	0,172 (0,242)
Аммиак	1670 (2190)	0,399 (0,523)
Углекислый газ	638 (833)	0,152 (0,199)
Азот	739 (1040)	0,177 (0,248)
Кислород	651 (913)	0,156 (0,218)
Пар (100°C)	1520 (2020)	0,363 (0,482)
Таблица 1. Удельная теплоемкость ¹ различных веществ

Обратите внимание, что Пример 2 является иллюстрацией механического эквивалента тепла. В качестве альтернативы, повышение температуры может быть произведено с помощью паяльной лампы вместо механического. 9{\circ}\text{C}}.[/latex] Предположим, что кастрюля находится на изолированной подушке и что незначительное количество воды выкипает. При какой температуре вода и кастрюля через короткое время достигают теплового равновесия?

Стратегия

Кастрюля размещена на изолирующей прокладке, чтобы обеспечить небольшой теплообмен с окружающей средой. Первоначально кастрюля и вода не находятся в тепловом равновесии: кастрюля имеет более высокую температуру, чем вода. Затем теплопередача восстанавливает тепловое равновесие, когда вода и кастрюля соприкасаются. Поскольку теплопередача между кастрюлей и водой происходит быстро, масса испаряемой воды пренебрежимо мала, а величина тепла, теряемого кастрюлей, равна теплу, приобретаемому водой. Обмен теплом прекращается, как только достигается тепловое равновесие между чашей и водой. Теплообмен можно записать как [латекс]{|Q_{\text{горячий}}|=Q_{\text{холодный}}}.[/латекс] 9{\circ}\text{C}}?[/latex] Причина в том, что вода имеет большую удельную теплоемкость, чем большинство обычных веществ, и, таким образом, претерпевает небольшое изменение температуры при заданной теплопередаче. Большому водоему, такому как озеро, требуется большое количество тепла, чтобы заметно повысить его температуру. Это объясняет, почему температура озера остается относительно постоянной в течение дня даже при больших изменениях температуры воздуха. Однако температура воды меняется в течение более длительного времени (например, с лета на зиму).

ДОМАШНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ: ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗЕМЛИ И ВОДЫ

Что нагревается быстрее, земля или вода?

Для изучения различий в теплоемкости:

Поместите равные массы сухого песка (или почвы) и воды одинаковой температуры в два небольших сосуда. (Средняя плотность почвы или песка примерно в 1,6 раза выше, чем у воды, поэтому вы можете получить примерно равные массы, используя [латекс]{50\%}[/латекс] больше воды по объему.)
Нагревайте оба (используя духовку или нагревательную лампу) в течение одинакового времени.
Запишите конечную температуру двух масс.
Теперь доведите обе банки до одинаковой температуры, нагревая их в течение более длительного периода времени.

Самостоятельная работа по физике 8 класс по теме: «Количество теплоты»

Контрольная Работа 8 Класс Тема Количество Теплоты – Telegraph