Главная
Формула количества тепла: Расчёт количества теплоты, необходимого для нагревания тела — урок. Физика, 8 класс.

Формула количества тепла: Расчёт количества теплоты, необходимого для нагревания тела — урок. Физика, 8 класс.

5. Количество теплоты. Теплоёмкость — ЗФТШ, МФТИ

Внутренняя энергия тела зависит от его температуры и внешних условий – объёма и т. д. Если внешние условия остаются неизменными, т. е. объём и другие параметры постоянны, то внутренняя энергия тела зависит только от его температуры.

Изменить внутреннюю энергию тела можно, не только нагревая его в пламени или совершая над ним механическую работу (без изменения положения тела, например, работа силы трения), но и приводя его в контакт с другим телом, имеющим температуру, отличную от температуры данного тела, т. е. посредством теплопередачи.

Количество внутренней энергии, которое тело приобретает или теряет в процессе теплопередачи, и называется «количеством теплоты». Количество теплоты принято обозначать буквой `Q`. Если внутренняя энергия тела в процессе теплопередачи увеличивается, то теплоте приписывают знак плюс, и говорят, что телу сообщили теплоту `Q`. При уменьшении внутренней энергии в процессе теплопередачи теплота считается отрицательной, и говорят, что от тела отняли (или отвели) количество теплоты `Q`. @ “C”`, называется теплоёмкостью тела. Теплоёмкость тела обозначается буквой `C`. Если телу сообщили небольшое количество теплоты `Delta Q`, а температура тела изменилась на `Delta t` градусов, то                         

Опыт показывает, что при обычных температурах `(200-500 sf”К”)` теплоёмкость большинства твёрдых и жидких тел почти не зависит от температуры. Для большинства расчётов будем принимать, что теплоёмкость какого-нибудь вещества есть величина постоянная.

Кроме теплоёмкости тела `C` вводят ещё удельную теплоёмкость `c` – теплоёмкость единицы массы вещества. Именно эта величина обычно приводится в справочниках физических величин. Удельная теплоёмкость `c` связана с теплоёмкостью тела `C` и массой `m` тела соотношением:

Приведённые формулы позволяют рассчитать, какое количество теплоты `Q` надо передать телу массы `m`, чтобы повысить его температуру от значения `t_1` до значения `t_2`:

Если тело окружить оболочкой, плохо проводящей тепло, то температура тела, если оно предоставлено самому себе, будет оставаться в течение длительного времени практически постоянной. Таких идеальных оболочек в природе, конечно, не существует, но можно создать оболочки, которые по своим свойствам приближаются к таковым.

Примерами могут служить обшивка космических кораблей, сосуды Дьюара, применяемые в физике и технике. Сосуд Дьюара представляет собой стеклянный или металлический баллон с двойными зеркальными стенками, между которыми создан высокий вакуум. Стеклянная колба домашнего термоса тоже является сосудом Дьюара.

Теплоизолирующей является оболочка калориметра – прибора, позволяющего измерять количество теплоты. Калориметр представляет собой большой тонкостенный стакан, поставленный на кусочки пробки внутрь другого большого стакана так, чтобы между стенками оставался слой воздуха, и закрытый сверху теплонепроводящей крышкой.

Если в калориметре привести в тепловой контакт два или несколько тел, имеющих различные температуры, и подождать, то через некоторое время внутри калориметра установится тепловое равновесие. В процессе перехода в тепловое равновесие одни тела будут отдавать тепло (суммарное количество теплоты `Q_(sf”отд”)`), другие будут получать тепло (суммарное количество теплоты `Q_(sf”пол”)`). А так как калориметр и содержащиеся в нём тела не обмениваются теплом с окружающим пространством, а только между собой, то можно записать соотношение, называемое также уравнением теплового баланса:

В ряде тепловых процессов тепло может поглощаться или выделяться телом без изменения его температуры. Такие тепловые процессы имеют место при изменении агрегатного состояния вещества – плавлении, кристаллизации, испарении, конденсации и кипении. Коротко остановимся на основных характеристиках этих процессов.

Удельная теплота плавления `lambda` равна количеству теплоты, необходимому для того, чтобы расплавить `1` кг кристаллического вещества, взятого при температуре плавления. Количество теплоты `Q_(sf”пл”)`, которое потребуется для перевода твёрдого тела массы  `m` при температуре плавления в жидкое состояние, равно

Поскольку температура плавления остаётся постоянной, то количество теплоты, сообщаемое телу, идёт на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул, при этом происходит разрушение кристаллической решётки.

Удельная теплота парообразования `L` равна количеству теплоты, необходимому для того, чтобы превратить в пар `1` кг жидкости. Количество теплоты `Q_(sf”исп”)`, которое потребуется для перевода в парообразное состояние жидкость массой `m` равно

АМБ Групп

Расчет количества тепла (Q) для нагрева воздуха (воды) от текущей температуры (tт) до заданной (tз).
1.Расчет по формуле:Q = G х Ro х C х (tт – tз)
где:
1.1.  Q – количество тепла для нагрева воздуха (воды), ккал————————–
1.2.  G – объем нагреваемого воздуха (воды), м3————————–
1. 3.  Ro – плотность воздуха (воды), кг ⁄ м31.2(воздух) ⁄ 1000
(вода)
1.4.  С – удельная теплоемкость воздуха (воды), ккал ⁄ (кг х Co)0.24(воздух) ⁄ 1(вода)
1.5.  tт – температура воздуха (воды) текущая, Со————————–
1.6.  tз – температура воздуха (воды) заданная, Со————————–
2.Входные данные:
2.1.  Нагреваемая среда ВОЗДУХ ВОДА
2.2.  Объем нагреваемого воздуха (воды)- G, м3
2. 3.  Температура воздуха (воды) текущая – tт, Со
2.4.  Температура воздуха (воды) заданная – tз, Со
3.Результат расчета:
3.1  Количество тепла Q, ккал
3.2 &nbspКоличество тепла Q (в килоВаттах), кВт
Расчет (оценочный) стоимости приточно-вытяжной системы (ПВС) вентиляции коттеджа (загородного дома)
1. Входные данные
1. 1. Общая площадь (по полу) вентилируемых помещений м2
2. Результат расчета:
2.1. Цены (в рублях) для различных ПВС выводятся в таблицу ниже
Приточно-вытяжные системы (ПВС)
брендЦеновая категорияПВС с нагревателемПВС с нагревателем + охладителем (фреоновым)ПВС с нагревателем + охладителем (фреоновым) + рекуператором (пластинчатым)
обеспечиваетценаобеспечиваетценаобеспечиваетцена
Брезарт, Турков, НЭДнизкаяприток наружного воздуха, нагрев, фильтацию, удаление воздуха из помещенияXXXXдополнительно: охлаждение воздуха в летний периодХХХXдополнительно: рекуперация – нагрев приточного воздуха за счет тепла удаляемого из помещения воздухаХХХX
Dospel, Wolf, SystemAirсредняяХХХХХХХХХХХХ
SwegonвысокаяХХХХХХХХХХХХ
ПРИМЕЧАНИЕ:  ПВС различных ценовых категорий (кроме цены) различаются качеством  (сборки, применяемых материалов, узлов, удобством управления, наличием доп. опций управления), надежностью, уровнем шума

3.12: Расчеты энергии и теплоемкости

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    47467
    • Цели обучения
    • Связать теплопередачу с изменением температуры.

    Тепло — знакомое нам проявление передачи энергии. Когда мы прикасаемся к горячему предмету, энергия течет от горячего предмета к нашим пальцам, и мы воспринимаем эту поступающую энергию как «горячий» предмет. И наоборот, когда мы держим кубик льда в ладонях, энергия течет из нашей руки в кубик льда, и мы воспринимаем эту потерю энергии как «холод». В обоих случаях температура объекта отличается от температуры нашей руки, поэтому можно сделать вывод, что разность температур является конечной причиной теплопередачи.

    Удельная теплоемкость вещества может быть использована для расчета изменения температуры данного вещества при нагревании или охлаждении. Уравнение, связывающее теплоту \(\left( q \right)\) с удельной теплоемкостью \(\left( c_p \right)\), массой \(\left( m \right)\) и изменением температуры \(\ слева( \Delta T \right)\) показано ниже.

    \[q = c_p \times m \times \Delta T \nonumber \]

    Тепло, которое либо поглощается, либо выделяется, измеряется в джоулях. Масса измеряется в граммах. Изменение температуры определяется выражением \(\Delta T = T_f – T_i\), где \(T_f\) – конечная температура, а \(T_i\) – начальная температура.

    Каждое вещество имеет характеристическую удельную теплоемкость, которая выражается в единицах кал/г•°C или кал/г•K, в зависимости от единиц, используемых для выражения Δ

    T . Удельной теплоемкостью вещества называется количество энергии, которое необходимо передать 1 г этого вещества или от него, чтобы изменить его температуру на 1°. \text{o} \text{C} \right)\)”> 0,233

    направление теплового потока не показано в тепле = mc Δ T . Если энергия уходит в объект, то полная энергия объекта увеличивается, а значения теплоты Δ T положительны. Если энергия исходит от объекта, полная энергия объекта уменьшается, а значения теплоты и Δ T отрицательны.

    Пример \(\PageIndex{1}\) 9\text{o} \text{C} \nonumber \]

    Пример \(\PageIndex{2}\)

    Какое количество теплоты передается при нагревании бруска металлического железа массой 150,0 г с 25,0°C до 73,3°C? Каково направление теплового потока?

    Решение

    Мы можем использовать теплоту = mc Δ T для определения количества теплоты, но сначала нам нужно определить Δ T . Поскольку конечная температура железа составляет 73,3°С, а начальная температура составляет 25,0°С, Δ T будет следующим: 9\circ C) = 782\: кал} \nonumber \]

    Обратите внимание, что грамм и °C сокращаются алгебраически, остается только единица калорий, которая является единицей тепла. Поскольку температура железа увеличивается, энергия (в виде тепла) должна течь в металл.

    Упражнение \(\PageIndex{1}\)

    Какое количество теплоты передается при охлаждении бруска металлического алюминия массой 295,5 г со 128,0°C до 22,5°C? Каково направление теплового потока?

    Ответ
    Тепло покидает алюминиевый блок.
    Пример \(\PageIndex{2}\)

    Образец красновато-коричневого металла массой 10,3 г выделил 71,7 кал тепла при снижении его температуры с 97,5°C до 22,0°C. Чему равна удельная теплоемкость металла? Можете ли вы определить металл по данным в таблице \(\PageIndex{1}\)?

    Решение

    Вопрос дает нам теплоту, конечную и начальную температуры и массу образца. Значение Δ T выглядит следующим образом:

    Δ T = T конечная − T начальная = 22,0°C − 97,5°C = −75,5°C

    (как тепло), поэтому значение тепла записывается в виде отрицательного числа, -71,7 кал. \circ C)}}\)

    c = 0,0923 кал/г•°C

    Это значение удельной теплоемкости очень близко к значению, указанному для меди в таблице 7.3.

    Упражнение \(\PageIndex{2}\)

    Кристалл хлорида натрия (NaCl) массой 10,7 г имеет начальную температуру 37,0°C. Какова конечная температура кристалла, если к нему подведено 147 кал теплоты?

    Ответить
     

    Проиллюстрированы расчеты удельной теплоемкости.

    ПОД ЛИЦЕНЗИЕЙ

    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или Страница
        Лицензия
        СК-12
        Показать страницу TOC
        № на стр.
      2. Теги
        1. автор@Генри Эгнью
        2. автор@Мариса Альвиар-Агнью
        3. Расчет теплоемкости
        4. источник@https://www.ck12.org/c/chemistry/

      Удельная теплоемкость | Определение и факты

      • Развлечения и поп-культура
      • География и путешествия
      • Здоровье и медицина
      • Образ жизни и социальные вопросы
      • Литература
      • Философия и религия
      • Политика, право и правительство
      • Наука
      • Спорт и отдых
      • Технология
      • Изобразительное искусство
      • Всемирная история
      • Этот день в истории
      • Викторины
      • Подкасты
      • Словарь
      • Биографии
      • Резюме
      • Популярные вопросы
      • Инфографика
      • Демистификация
      • Списки
      • #WTFact
      • Компаньоны
      • Галереи изображений
      • Прожектор
      • Форум
      • Один хороший факт
      • Развлечения и поп-культура
      • География и путешествия
      • Здоровье и медицина
      • Образ жизни и социальные вопросы
      • Литература
      • Философия и религия
      • Политика, право и правительство
      • Наука
      • Спорт и отдых
      • Технология
      • Изобразительное искусство
      • Всемирная история
      • Britannica объясняет
        В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
      • Britannica Classics
        Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
      • Demystified Videos
        В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
      • #WTFact Видео
        В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
      • На этот раз в истории
        В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
      • Студенческий портал
        Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
      • Портал COVID-19
        Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
      • 100 женщин
        Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.

      Оставить комментарий