Formulas siltuma daudzuma aprēķināšanai. Siltuma daudzums. Vielas īpatnējā siltumietilpība

Šajā nodarbībā mēs uzzināsim, kā aprēķināt siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai uzsildītu ķermeni vai atbrīvotu to, kad tas atdziest. Lai to izdarītu, mēs apkoposim zināšanas, kas tika iegūtas iepriekšējās nodarbībās.

Turklāt mēs iemācīsimies izmantot siltuma daudzuma formulu, lai izteiktu atlikušos daudzumus no šīs formulas un aprēķinātu tos, zinot citus lielumus. Tiks apskatīts arī problēmas piemērs ar siltuma daudzuma aprēķināšanas risinājumu.

Šī nodarbība ir veltīta siltuma daudzuma aprēķināšanai, kad ķermenis tiek uzkarsēts vai izdalās, kad tas tiek atdzesēts.

Ļoti svarīga ir spēja aprēķināt nepieciešamo siltuma daudzumu. Tas var būt nepieciešams, piemēram, aprēķinot siltuma daudzumu, kas jānodod ūdenim, lai sildītu telpu.

Rīsi. 1. Siltuma daudzums, kas jāpaziņo ūdenim, lai sildītu telpu

Vai arī aprēķināt siltuma daudzumu, kas izdalās, sadedzinot degvielu dažādos dzinējos:

Rīsi. 2. Siltuma daudzums, kas izdalās, sadedzinot degvielu dzinējā

Arī šīs zināšanas ir vajadzīgas, piemēram, lai noteiktu siltuma daudzumu, ko Saule izdala un ietriecas Zemē:

Rīsi. 3. Saules izdalītais un uz Zemi nokrītošais siltuma daudzums

Lai aprēķinātu siltuma daudzumu, jāzina trīs lietas (4. att.):

• ķermeņa svars (ko parasti var izmērīt ar svariem);
• temperatūras starpība, par kādu nepieciešams sildīt ķermeni vai to atdzesēt (parasti mēra ar termometru);
• ķermeņa īpatnējā siltumietilpība (ko var noteikt no tabulas).

Rīsi. 4. Kas jums jāzina, lai noteiktu

Siltuma daudzuma aprēķināšanas formula ir šāda:

Šī formula satur šādus daudzumus:

Siltuma daudzums, ko mēra džoulos (J);

Vielas īpatnējā siltumietilpība, ko mēra;

- temperatūras starpība, mērīta Celsija grādos ().

Apsveriet siltuma daudzuma aprēķināšanas problēmu.

Uzdevums

Vara stikls, kura masa ir grami, satur ūdeni, kura tilpums ir viens litrs, temperatūrā . Cik daudz siltuma jānodod glāzē ūdens, lai tā temperatūra kļūtu vienāda ar ?

Rīsi. 5. Problēmas stāvokļa ilustrācija

Vispirms mēs rakstām īss stāvoklis (Ņemot vērā) un konvertēt visus daudzumus starptautiskajā sistēmā (SI).

Ņemot vērā:	SI
Atrast:

Lēmums:

Pirmkārt, nosakiet, kādi citi daudzumi mums ir nepieciešami, lai atrisinātu šo problēmu. Pēc īpatnējās siltumietilpības tabulas (1. tabula) atrodam ( īpašs karstums varš, jo pēc nosacījuma stikls ir varš), (ūdens īpatnējā siltumietilpība, jo pēc nosacījuma stiklā ir ūdens). Turklāt mēs zinām, ka, lai aprēķinātu siltuma daudzumu, mums ir nepieciešama ūdens masa. Pēc nosacījuma mums tiek dots tikai apjoms. Tāpēc mēs ņemam ūdens blīvumu no tabulas: (2. tabula).

Tab. 1. Dažu vielu īpatnējā siltumietilpība,

Tab. 2. Dažu šķidrumu blīvumi

Tagad mums ir viss nepieciešamais, lai atrisinātu šo problēmu.

Ņemiet vērā, ka kopējais siltuma daudzums sastāvēs no vara stikla sildīšanai nepieciešamā siltuma daudzuma un tajā esošā ūdens sildīšanai nepieciešamā siltuma daudzuma:

Vispirms mēs aprēķinām siltuma daudzumu, kas nepieciešams vara stikla sildīšanai:

Pirms ūdens sildīšanai nepieciešamā siltuma daudzuma aprēķināšanas mēs aprēķinām ūdens masu, izmantojot formulu, kas mums pazīstama no 7. klases:

Tagad mēs varam aprēķināt:

Tad mēs varam aprēķināt:

Atcerieties, ko tas nozīmē: kilodžouli. Prefikss "kilo" nozīmē .

Atbilde:.

Siltuma daudzuma (tā sauktās tiešās problēmas) un ar šo jēdzienu saistīto daudzumu atrašanas problēmu risināšanas ērtībai varat izmantot šo tabulu.

Vēlamā vērtība	Apzīmējums	Vienības	Pamatformula	Daudzuma formula
Siltuma daudzums

Lai uzzinātu, kā aprēķināt siltuma daudzumu, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai, vispirms nosakām, no kādiem daudzumiem tas ir atkarīgs.

No iepriekšējās rindkopas mēs jau zinām, ka šis siltuma daudzums ir atkarīgs no vielas veida, no kuras sastāv ķermenis (t.i., tā īpatnējās siltumietilpības):

Q ir atkarīgs no c .

Bet tas vēl nav viss.

Ja vēlamies uzsildīt ūdeni tējkannā, lai tas kļūtu tikai silts, tad mēs to ilgi nesildīsim. Un, lai ūdens kļūtu karsts, mēs to sildīsim ilgāk. Bet jo ilgāk tējkanna saskaras ar sildītāju, jo vairāk siltuma tā saņems no tā. Tāpēc, jo vairāk mainās ķermeņa temperatūra karsēšanas laikā, jo vairāk siltuma ir jānodod tam.

Lai ķermeņa sākotnējā temperatūra ir vienāda ar t sākotnējo, un gala temperatūra - t galīgā. Tad ķermeņa temperatūras izmaiņas tiks izteiktas ar starpību

Δt = t beigas - t sākums,

un siltuma daudzums būs atkarīgs no šīs vērtības:

Q ir atkarīgs no Δt.

Visbeidzot, visi zina, ka, piemēram, 2 kg ūdens uzsildīšana aizņem vairāk laika (un līdz ar to vairāk siltuma) nekā 1 kg ūdens uzsildīšana. Tas nozīmē, ka ķermeņa uzsildīšanai nepieciešamais siltuma daudzums ir atkarīgs no ķermeņa masas:

Q ir atkarīgs no m.

Tātad, lai aprēķinātu siltuma daudzumu, ir jāzina īpatnējā siltumietilpība vielai, no kuras izgatavots ķermenis, šī ķermeņa masa un atšķirība starp tā galīgo un sākotnējo temperatūru.

Ļaujiet, piemēram, noteikt, cik daudz siltuma nepieciešams, lai uzsildītu dzelzs detaļu, kuras masa ir 5 kg, ar nosacījumu, ka tās sākuma temperatūra ir 20 °C, bet beigu temperatūrai jābūt 620 °C.

No 8. tabulas redzams, ka dzelzs īpatnējā siltumietilpība ir c = 460 J/(kg*°C). Tas nozīmē, ka 1 kg dzelzs uzsildīšanai par 1 °C ir nepieciešami 460 J.

Lai uzsildītu 5 kg dzelzs par 1 ° C, tas prasīs 5 reizes lielāks daudzums siltums, t.i., 460 J * 5 \u003d 2300 J.

Lai uzsildītu dzelzi nevis par 1 °C, bet par Δt = 600 °C, būs nepieciešams vēl 600 reižu vairāk siltuma, t.i., 2300 J * 600 = 1 380 000 J. Izdalīsies tieši tāds pats (modulo) siltuma daudzums un kad šis dzelzi atdzesē no 620 līdz 20 °C.

Tātad, lai atrastu siltuma daudzumu, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai vai tas izdalās dzesēšanas laikā, jums jāreizina ķermeņa īpatnējais siltums ar tā masu un ar starpību starp tā galīgo un sākotnējo temperatūru:

Kad ķermenis tiek uzkarsēts, tcon > tini un līdz ar to Q > 0. Kad ķermenis ir atdzisis, tcon< t нач и, следовательно, Q < 0.

1. Sniedziet piemērus, kas parāda, ka siltuma daudzums, ko ķermenis saņem sildot, ir atkarīgs no tā masas un temperatūras izmaiņām. 2. Ar kādu formulu aprēķina siltuma daudzumu, kas nepieciešams ķermeņa uzsildīšanai vai atdzišanas laikā tas izdalās?

Exercise 81.
Aprēķiniet siltuma daudzumu, kas izdalīsies Fe samazināšanas laikā 2O3 metālisks alumīnijs, ja iegūts 335,1 g dzelzs. Atbilde: 2543,1 kJ.
Lēmums:
Reakcijas vienādojums:

\u003d (Al 2 O 3) - (Fe 2 O 3) \u003d -1669,8 - (-822,1) \u003d -847,7 kJ

Aprēķinot siltuma daudzumu, kas izdalās, saņemot 335,1 g dzelzs, ražojam no proporcijas:

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : X; x = (0847.7 . 335,1)/ (2 . 55,85) = 2543,1 kJ,

kur 55.85 atomu masa dziedzeris.

Atbilde: 2543,1 kJ.

Reakcijas termiskais efekts

82. uzdevums.
Gāzveida etanols C2H5OH var iegūt, mijiedarbojoties etilēnam C 2 H 4 (g) un ūdens tvaikiem. Uzrakstiet šīs reakcijas termoķīmisko vienādojumu, iepriekš aprēķinot tās termisko efektu. Atbilde: -45,76 kJ.
Lēmums:
Reakcijas vienādojums ir:

C2H4 (g) + H2O (g) \u003d C2H5OH (g); = ?

Vielu veidošanās standarta siltumu vērtības ir norādītas īpašās tabulās. Ņemot vērā, ka veidošanās siltumi vienkāršas vielas nosacīti pieņemts nulle. Aprēķiniet reakcijas termisko efektu, izmantojot Hesa ​​likuma sekas, iegūstam:

\u003d (C2H5OH) - [(C2H4)+(H2O)] \u003d
= -235,1 -[(52,28) + (-241,83)] = - 45,76 kJ

Reakciju vienādojumi, kuros par simboliem ķīmiskie savienojumi ir norādīti to agregācijas vai kristāliskās modifikācijas stāvokļi, kā arī skaitliskā vērtība termiskos efektus sauc par termoķīmiskiem. Termoķīmiskajos vienādojumos, ja vien tas nav īpaši norādīts, termisko efektu vērtības pie nemainīga spiediena Q p ir norādītas vienādas ar sistēmas entalpijas izmaiņām. Vērtība parasti tiek norādīta vienādojuma labajā pusē, atdalot to ar komatu vai semikolu. Tiek pieņemti šādi agregātstāvokļa saīsinājumi: G- gāzveida, labi- šķidrums, uz

Ja reakcijas rezultātā izdalās siltums, tad< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

C2H4 (g) + H2O (g) \u003d C2H5OH (g); = - 45,76 kJ.

Atbilde:- 45,76 kJ.

83. uzdevums.
Aprēķiniet dzelzs (II) oksīda reducēšanās reakcijas ar ūdeņradi termisko efektu, pamatojoties uz šādiem termoķīmiskiem vienādojumiem:

a) EEO (c) + CO (g) \u003d Fe (c) + CO 2 (g); = -13,18 kJ;
b) CO (g) + 1/2O 2 (g) = CO 2 (g); = -283,0 kJ;
c) H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (g); = -241,83 kJ.
Atbilde: +27,99 kJ.

Lēmums:
Reakcijas vienādojumam dzelzs oksīda (II) reducēšanai ar ūdeņradi ir šāda forma:

EeO (k) + H2 (g) \u003d Fe (k) + H2O (g); = ?

\u003d (H2O) - [ (FeO)

Ūdens veidošanās siltumu nosaka vienādojums

H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (g); = -241,83 kJ,

un dzelzs oksīda (II) veidošanās siltumu var aprēķināt, ja vienādojumu (a) atņem no vienādojuma (b).

\u003d (c) - (b) - (a) \u003d -241,83 - [-283.o - (-13,18)] \u003d + 27,99 kJ.

Atbilde:+27,99 kJ.

84. uzdevums.
Gāzveida sērūdeņraža un oglekļa dioksīda mijiedarbības laikā veidojas ūdens tvaiki un oglekļa disulfīds СS 2 (g). Uzrakstiet šīs reakcijas termoķīmisko vienādojumu, sākotnēji aprēķiniet tās termisko efektu. Atbilde: +65,43 kJ.
Lēmums:
G- gāzveida, labi- šķidrums, uz- kristālisks. Šie simboli tiek izlaisti, ja vielu kopējais stāvoklis ir acīmredzams, piemēram, O 2, H 2 utt.
Reakcijas vienādojums ir:

2H 2S (g) + CO 2 (g) \u003d 2H 2O (g) + CS 2 (g); = ?

Vielu veidošanās standarta siltumu vērtības ir norādītas īpašās tabulās. Ņemot vērā, ka vienkāršu vielu veidošanās siltumi nosacīti tiek pieņemti vienādi ar nulli. Reakcijas termisko efektu var aprēķināt, izmantojot e no Hesa ​​likuma:

\u003d (H 2 O) + (CS 2) - [(H 2 S) + (CO 2)];
= 2(-241,83) + 115,28 – = +65,43 kJ.

2H 2S (g) + CO 2 (g) \u003d 2H 2O (g) + CS 2 (g); = +65,43 kJ.

Atbilde:+65,43 kJ.

Termoķīmiskās reakcijas vienādojums

85. uzdevums.
Uzrakstiet termoķīmisko vienādojumu reakcijai starp CO (g) un ūdeņradi, kuras rezultātā veidojas CH 4 (g) un H 2 O (g). Cik daudz siltuma izdalīsies šīs reakcijas laikā, ja tiktu iegūti 67,2 litri metāna izteiksmē normāli apstākļi? Atbilde: 618,48 kJ.
Lēmums:
Reakciju vienādojumus, kuros pie ķīmisko savienojumu simboliem ir norādīts to agregācijas vai kristāliskās modifikācijas stāvoklis, kā arī termisko efektu skaitliskā vērtība, sauc par termoķīmiskiem. Termoķīmiskajos vienādojumos, ja vien tas nav īpaši norādīts, termisko efektu vērtības pie nemainīga spiediena Q p ir norādītas vienādas ar sistēmas entalpijas izmaiņām. Vērtība parasti tiek norādīta vienādojuma labajā pusē, atdalot to ar komatu vai semikolu. Tiek pieņemti šādi agregātstāvokļa saīsinājumi: G- gāzveida, labi- kaut kas uz- kristālisks. Šie simboli tiek izlaisti, ja vielu kopējais stāvoklis ir acīmredzams, piemēram, O 2, H 2 utt.
Reakcijas vienādojums ir:

CO (g) + 3H2 (g) \u003d CH4 (g) + H2O (g); = ?

Vielu veidošanās standarta siltumu vērtības ir norādītas īpašās tabulās. Ņemot vērā, ka vienkāršu vielu veidošanās siltumi nosacīti tiek pieņemti vienādi ar nulli. Reakcijas termisko efektu var aprēķināt, izmantojot e no Hesa ​​likuma:

\u003d (H2O) + (CH4)- (CO)];
\u003d (-241,83) + (-74,84) - (-110,52) \u003d -206,16 kJ.

Termoķīmiskais vienādojums izskatīsies šādi:

22,4 : -206,16 = 67,2 : X; x \u003d 67,2 (-206,16) / 22? 4 \u003d -618,48 kJ; Q = 618,48 kJ.

Atbilde: 618,48 kJ.

Veidošanās siltums

86. uzdevums.
Kuras reakcijas termiskais efekts ir vienāds ar veidošanās siltumu. Aprēķiniet NO veidošanās siltumu no šādiem termoķīmiskiem vienādojumiem:
a) 4NH3 (g) + 5O2 (g) \u003d 4NO (g) + 6H2O (g); = -1168,80 kJ;
b) 4NH3 (g) + 3O2 (g) \u003d 2N2 (g) + 6H2O (g); = -1530,28 kJ
Atbilde: 90,37 kJ.
Lēmums:
Standarta veidošanās siltums ir vienāds ar 1 mola šīs vielas veidošanās siltumu no vienkāršām vielām standarta apstākļos (T = 298 K; p = 1,0325,105 Pa). NO veidošanos no vienkāršām vielām var attēlot šādi:

1/2N 2 + 1/2O 2 = NĒ

Dota reakcija (a), kurā veidojas 4 moli NO, un reakcija (b), kurā veidojas 2 moli N2. Abas reakcijas ietver skābekli. Tāpēc, lai noteiktu NO standarta veidošanās siltumu, mēs veidojam šādu Hesa ​​ciklu, t.i., no vienādojuma (b) jāatņem vienādojums (a):

Tādējādi 1/2N 2 + 1/2O 2 = NO; = +90,37 kJ.

Atbilde: 618,48 kJ.

87. uzdevums.
Kristālisks amonija hlorīds veidojas gāzveida amonjaka un hlorūdeņraža mijiedarbības rezultātā. Uzrakstiet šīs reakcijas termoķīmisko vienādojumu, iepriekš aprēķinot tās termisko efektu. Cik daudz siltuma izdalīsies, ja normālos apstākļos reakcijā tika patērēti 10 litri amonjaka? Atbilde: 78,97 kJ.
Lēmums:
Reakciju vienādojumus, kuros pie ķīmisko savienojumu simboliem ir norādīts to agregācijas vai kristāliskās modifikācijas stāvoklis, kā arī termisko efektu skaitliskā vērtība, sauc par termoķīmiskiem. Termoķīmiskajos vienādojumos, ja vien tas nav īpaši norādīts, termisko efektu vērtības pie nemainīga spiediena Q p ir norādītas vienādas ar sistēmas entalpijas izmaiņām. Vērtība parasti tiek norādīta vienādojuma labajā pusē, atdalot to ar komatu vai semikolu. Tiek pieņemti šādi uz- kristālisks. Šie simboli tiek izlaisti, ja vielu kopējais stāvoklis ir acīmredzams, piemēram, O 2, H 2 utt.
Reakcijas vienādojums ir:

NH 3 (g) + HCl (g) \u003d NH 4 Cl (k). ; = ?

Vielu veidošanās standarta siltumu vērtības ir norādītas īpašās tabulās. Ņemot vērā, ka vienkāršu vielu veidošanās siltumi nosacīti tiek pieņemti vienādi ar nulli. Reakcijas termisko efektu var aprēķināt, izmantojot e no Hesa ​​likuma:

\u003d (NH4Cl) - [(NH 3) + (HCl)];
= -315,39 - [-46,19 + (-92,31) = -176,85 kJ.

Termoķīmiskais vienādojums izskatīsies šādi:

Siltumu, kas izdalās 10 litru amonjaka reakcijas laikā šajā reakcijā, nosaka pēc proporcijas:

22,4 : -176,85 = 10 : X; x \u003d 10 (-176,85) / 22,4 \u003d -78,97 kJ; Q = 78,97 kJ.

Atbilde: 78,97 kJ.

>>Fizika: siltuma daudzuma aprēķins, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai un izdalīts dzesēšanas laikā

Lai uzzinātu, kā aprēķināt siltuma daudzumu, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai, vispirms nosakām, no kādiem daudzumiem tas ir atkarīgs.
No iepriekšējās rindkopas mēs jau zinām, ka šis siltuma daudzums ir atkarīgs no vielas veida, no kuras sastāv ķermenis (t.i., tās īpatnējās siltumietilpības):
Q ir atkarīgs no c
Bet tas vēl nav viss.

Ja vēlamies uzsildīt ūdeni tējkannā, lai tas kļūtu tikai silts, tad mēs to ilgi nesildīsim. Un, lai ūdens kļūtu karsts, mēs to sildīsim ilgāk. Bet jo ilgāk tējkanna saskaras ar sildītāju, jo vairāk siltuma tā saņems no tā.

Tāpēc, jo vairāk mainās ķermeņa temperatūra karsēšanas laikā, jo vairāk siltuma ir jānodod tam.

Lai ķermeņa sākotnējā temperatūra ir vienāda ar tini, bet beigu temperatūra - tfin. Tad ķermeņa temperatūras izmaiņas tiks izteiktas ar starpību:

Visbeidzot, visi to zina apkure, piemēram, 2 kg ūdens aizņem vairāk laika (un līdz ar to vairāk siltuma), nekā nepieciešams 1 kg ūdens uzsildīšanai. Tas nozīmē, ka ķermeņa uzsildīšanai nepieciešamais siltuma daudzums ir atkarīgs no ķermeņa masas:

Tātad, lai aprēķinātu siltuma daudzumu, ir jāzina īpatnējā siltumietilpība vielai, no kuras izgatavots ķermenis, šī ķermeņa masa un atšķirība starp tā galīgo un sākotnējo temperatūru.

Ļaujiet, piemēram, noteikt, cik daudz siltuma nepieciešams, lai uzsildītu dzelzs detaļu, kuras masa ir 5 kg, ar nosacījumu, ka tās sākuma temperatūra ir 20 °C, bet beigu temperatūrai jābūt 620 °C.

No 8. tabulas redzams, ka dzelzs īpatnējā siltumietilpība ir c = 460 J/(kg°C). Tas nozīmē, ka 1 kg dzelzs uzsildīšanai par 1 °C ir nepieciešami 460 J.
Lai uzsildītu 5 kg dzelzs par 1 °C, nepieciešams 5 reizes lielāks siltuma daudzums, t.i. 460 J * 5 = 2300 J.

Lai uzsildītu dzelzi nevis par 1 °C, bet gan par A t \u003d 600 ° C, tas prasīs vēl 600 reižu vairāk siltuma, t.i., 2300 J X 600 \u003d 1 380 000 J. Tieši tāds pats (pēc moduļa) siltuma daudzums tiks atbrīvots, kad šis gludeklis atdziest no 620 līdz 20 ° C .

Tātad, lai atrastu siltuma daudzumu, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai vai tas izdalās dzesēšanas laikā, jums jāreizina ķermeņa īpatnējais siltums ar tā masu un starpību starp tā galīgo un sākotnējo temperatūru:

??? 1. Sniedziet piemērus, kas parāda, ka siltuma daudzums, ko ķermenis saņem sildot, ir atkarīgs no tā masas un temperatūras izmaiņām. 2. Pēc kādas formulas ir siltuma daudzums, kas nepieciešams ķermeņa uzsildīšanai vai ar to izdalīts, kad dzesēšana?

S.V. Gromovs, N.A. Dzimtene, fizika 8. klase

Iesnieguši lasītāji no interneta vietnēm

Uzdevumi un atbildes no fizikas pa klasēm, fizikas tēžu lejupielāde, fizikas stundu plānošana 8. klase, viss, lai skolēns sagatavotos stundām, stundas plāns fizikā, fizikas testi tiešsaistē, mājas darbi un darbs

Nodarbības saturs nodarbības kopsavilkums atbalsta rāmis nodarbības prezentācijas akseleratīvas metodes interaktīvās tehnoloģijas Prakse uzdevumi un vingrinājumi pašpārbaudes darbnīcas, apmācības, lietas, uzdevumi mājasdarbi diskusijas jautājumi retoriski jautājumi no studentiem Ilustrācijas audio, video klipi un multivide fotogrāfijas, attēli, grafika, tabulas, shēmas, humors, anekdotes, joki, komiksi līdzības, teicieni, krustvārdu mīklas, citāti Papildinājumi tēzes raksti mikroshēmas zinātkāriem apkrāptu lapas mācību grāmatas pamata un papildu terminu glosārijs cits Mācību grāmatu un stundu pilnveidošanakļūdu labošana mācību grāmatā Inovācijas elementu fragmenta atjaunošana mācību grāmatā mācību stundā novecojušo zināšanu aizstāšana ar jaunām Tikai skolotājiem ideālas nodarbības kalendārais plāns gadam vadlīnijas diskusiju programmas Integrētās nodarbības