Formuła na ilość ciepła przy schładzaniu ciała. Jak obliczyć ilość ciepła, efekt cieplny i ciepło formowania?

WYMIANA CIEPŁA.

1. Przenoszenie ciepła.

Wymiana ciepła lub transfer ciepła to proces przenoszenia wewnętrznej energii jednego ciała na drugie bez wykonywania pracy.

Istnieją trzy rodzaje wymiany ciepła.

1) Przewodność cieplna to wymiana ciepła między ciałami w bezpośrednim kontakcie.

2) Konwekcja to wymiana ciepła, w której ciepło jest przekazywane przez przepływy gazu lub cieczy.

3) Promieniowanie to wymiana ciepła za pomocą promieniowania elektromagnetycznego.

2. Ilość ciepła.

Ilość ciepła jest miarą zmiany energii wewnętrznej ciała podczas wymiany ciepła. Oznaczone literą Q.

Jednostka miary ilości ciepła = 1 J.

Ilość ciepła odebranego przez ciało od innego ciała w wyniku wymiany ciepła może być wydatkowana na podwyższenie temperatury (zwiększenie energii kinetycznej cząsteczek) lub na zmianę stanu skupienia (zwiększenie energia potencjalna).

3. Ciepło właściwe substancji.

Doświadczenie pokazuje, że ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała o masie m od temperatury T 1 do temperatury T 2 jest proporcjonalna do masy ciała m i różnicy temperatur (T 2 - T 1), tj.

Q = cm(T 2 - T 1 ) = zmΔ T,

Z nazywana jest specyficzną pojemnością cieplną substancji ogrzanego ciała.

Ciepło właściwe substancji jest równa ilości ciepła, które musi zostać przekazane 1 kg substancji, aby ogrzać ją o 1 K.

Jednostka pojemności cieplnej właściwej =.

Wartości pojemności cieplnej różnych substancji można znaleźć w tabelach fizycznych.

Dokładnie taka sama ilość ciepła Q zostanie uwolniona, gdy ciało zostanie schłodzone o ΔT.

4.Ciepło właściwe odparowanie.

Doświadczenie pokazuje, że ilość ciepła potrzebna do przekształcenia cieczy w parę jest proporcjonalna do masy cieczy, tj.

Q = lm,

gdzie jest współczynnik proporcjonalności L nazywa się ciepłem waporyzacji.

Ciepło właściwe parowania jest równe ilości ciepła potrzebnej do przekształcenia 1 kg cieczy w temperaturze wrzenia w parę.

Jednostka miary ciepła właściwego parowania.

W procesie odwrotnym, kondensacji pary, ciepło jest uwalniane w takiej samej ilości, jaka została zużyta na waporyzację.

5. Ciepło właściwe topnienia.

Doświadczenie pokazuje, że ilość ciepła potrzebna do przekształcenia ciała stałego w ciecz jest proporcjonalna do masy ciała, tj.

Q = λ m,

gdzie współczynnik proporcjonalności λ nazywany jest ciepłem właściwym topnienia.

Ciepło właściwe topnienia jest równe ilości ciepła potrzebnej do przekształcenia ciała stałego ważącego 1 kg w ciecz w temperaturze topnienia.

Jednostka miary ciepła właściwego topnienia.

W procesie odwrotnym, krystalizacji cieczy, ciepło jest uwalniane w takiej samej ilości, jaka została zużyta na stopienie.

6. Ciepło właściwe spalania.

Doświadczenie pokazuje, że ilość ciepła uwalnianego podczas całkowitego spalania paliwa jest proporcjonalna do masy paliwa, tj.

Q = qm,

Gdzie współczynnik proporcjonalności q nazywany jest ciepłem właściwym spalania.

Ciepło właściwe spalania jest równe ilości ciepła wydzielanego podczas całkowitego spalania 1 kg paliwa.

Jednostka miary ciepła właściwego spalania.

7. Równanie bilans cieplny.

W wymianę ciepła biorą udział dwa lub więcej ciał. Niektóre ciała wydzielają ciepło, inne je odbierają. Przenikanie ciepła następuje do momentu wyrównania się temperatur ciał. Zgodnie z prawem zachowania energii ilość oddanego ciepła jest równa ilości odbieranej. Na tej podstawie zapisywane jest równanie bilansu cieplnego.

Rozważ przykład.

Bryła o masie m 1 , której pojemność cieplna wynosi c 1 , ma temperaturę T 1 , a bryła o masie m 2 , której pojemność cieplna wynosi c 2 , ma temperaturę T 2 . Ponadto T 1 jest większe niż T 2. Ciała te wchodzą w kontakt. Doświadczenie pokazuje, że ciało zimne (m 2) zaczyna się nagrzewać, a ciało gorące (m 1) zaczyna stygnąć. Sugeruje to, że część energii wewnętrznej gorącego ciała jest przekazywana do zimnego, a temperatury wyrównują się. Oznaczmy ostateczną temperaturę całkowitą przez θ.

Ilość ciepła przeniesionego z gorącego ciała do zimnego

Q przeniesione. = c 1 m 1 (T 1 – θ )

Ilość ciepła odbieranego przez zimne ciało od gorącego

Q Odebrane. = c 2 m 2 (θ – T 2 )

Zgodnie z prawem zachowania energii Q przeniesione. = Q Odebrane., tj.

c 1 m 1 (T 1 – θ )= c 2 m 2 (θ – T 2 )

Otwórzmy nawiasy i wyrażmy wartość całkowitej temperatury stanu ustalonego θ.

Wartość temperatury θ w tym przypadku zostanie uzyskana w kelwinach.

Jednak ponieważ w wyrażeniach dla Q minął. i Q jest odbierane. jeśli istnieje różnica między dwiema temperaturami i jest taka sama zarówno w stopniach kelwinów, jak i stopniach Celsjusza, obliczenia można przeprowadzić w stopniach Celsjusza. Następnie

W takim przypadku wartość temperatury θ zostanie uzyskana w stopniach Celsjusza.

Wyrównanie temperatur w wyniku przewodnictwa cieplnego można wyjaśnić na podstawie teorii kinetyki molekularnej jako wymiany energia kinetyczna między cząsteczkami podczas zderzenia w procesie termicznego chaotycznego ruchu.

Przykład ten można zilustrować wykresem.

>>Fizyka: Obliczanie ilości ciepła potrzebnego do ogrzania ciała i uwolnionego przez nie podczas chłodzenia

Aby dowiedzieć się, jak obliczyć ilość ciepła niezbędną do ogrzania ciała, najpierw ustalamy, od jakich ilości to zależy.
Z poprzedniego akapitu wiemy już, że ta ilość ciepła zależy od rodzaju substancji, z której składa się ciało (tj. jego właściwej pojemności cieplnej):
Q zależy od c
Ale to nie wszystko.

Jeśli chcemy podgrzać wodę w czajniku tak, aby była tylko ciepła, to nie będziemy jej długo podgrzewać. A żeby woda się nagrzała, będziemy ją dłużej podgrzewać. Ale im dłużej czajnik ma kontakt z grzałką, tym więcej ciepła od niego odbierze.

Dlatego im bardziej zmienia się temperatura ciała podczas ogrzewania, tym więcej ciepła musi mu zostać przekazane.

Niech początkowa temperatura ciała będzie równa tini, a końcowa temperatura - tfin. Wtedy zmiana temperatury ciała zostanie wyrażona przez różnicę:

Wreszcie wszyscy wiedzą, że za ogrzewanie, na przykład 2 kg wody zajmuje więcej czasu (a zatem więcej ciepła) niż podgrzanie 1 kg wody. Oznacza to, że ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała zależy od masy tego ciała:

Tak więc, aby obliczyć ilość ciepła, musisz znać pojemność cieplną właściwą substancji, z której wykonane jest ciało, masę tego ciała i różnicę między jego temperaturą końcową a początkową.

Niech na przykład trzeba określić, ile ciepła potrzeba do ogrzania części żelaznej o masie 5 kg, pod warunkiem, że jej temperatura początkowa to 20 °C, a temperatura końcowa powinna wynosić 620 °C.

Z tabeli 8 dowiadujemy się, że ciepło właściwe żelaza wynosi c = 460 J/(kg°C). Oznacza to, że do podgrzania 1 kg żelaza o 1°C potrzeba 460 J.
Aby podgrzać 5 kg żelaza o 1 ° C, zajmie to 5 razy więcej ilości ciepło, tj. 460 J * 5 = 2300 J.

Aby podgrzać żelazko nie o 1 °C, ale o A t \u003d 600 ° C, zajmie kolejne 600 razy więcej ciepła, tj. 2300 J X 600 \u003d 1 380 000 J. Dokładnie taka sama (w module) ilość ciepła zostanie uwolniona, gdy to żelazko ostygnie z 620 do 20 ° C .

Tak więc, aby znaleźć ilość ciepła niezbędną do ogrzania ciała lub uwolnionego przez nie podczas chłodzenia, należy pomnożyć ciepło właściwe ciała przez jego masę i różnicę między jego temperaturą końcową a początkową:

??? 1. Podaj przykłady pokazujące, że ilość ciepła odbieranego przez ciało po podgrzaniu zależy od jego masy i zmiany temperatury. 2. Według jakiego wzoru określana jest ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała lub uwolniona przez nie, gdy chłodzenie?

S.V. Gromov, NA Ojczyzna, klasa fizyki 8

Zgłoszone przez czytelników z witryn internetowych

Zadania i odpowiedzi z fizyki według klas, pobieranie abstraktów z fizyki, planowanie lekcji fizyki klasa 8, wszystko dla ucznia, aby przygotować się do lekcji, plan lekcji z fizyki, testy z fizyki online, praca domowa i praca

Treść lekcji podsumowanie lekcji wsparcie ramka prezentacja lekcji metody akceleracyjne technologie interaktywne Ćwiczyć zadania i ćwiczenia samokontrola warsztaty, szkolenia, case'y, questy praca domowa pytania do dyskusji pytania retoryczne od studentów Ilustracje audio, wideoklipy i multimedia zdjęcia, obrazki grafika, tabele, schematy humor, anegdoty, żarty, komiksy, przypowieści, powiedzenia, krzyżówki, cytaty Dodatki streszczenia artykuły chipy dla dociekliwych ściągawki podręczniki podstawowe i dodatkowe słowniczek pojęć inne Doskonalenie podręczników i lekcjipoprawianie błędów w podręczniku aktualizacja fragmentu w podręczniku elementów innowacji na lekcji zastępując przestarzałą wiedzę nową Tylko dla nauczycieli doskonałe lekcje plan kalendarzowy na rok wytyczne programy dyskusyjne Zintegrowane lekcje

Pojemność cieplna to ilość ciepła pochłoniętego przez ciało po podgrzaniu o 1 stopień.

Pojemność cieplna ciała jest oznaczona dużymi literami łacińska litera Z.

Od czego zależy pojemność cieplna ciała? Przede wszystkim z jego masy. Oczywiste jest, że podgrzanie np. 1 kilograma wody będzie wymagało więcej ciepła niż podgrzanie 200 gramów.

A co z rodzajem substancji? Zróbmy eksperyment. Weźmy dwa identyczne naczynia i wlewając do jednego z nich 400 g wody, a do drugiego - olej roślinny o wadze 400 g zaczniemy je podgrzewać za pomocą identycznych palników. Obserwując wskazania termometrów zobaczymy, że olej szybko się nagrzewa. Aby podgrzać wodę i olej do tej samej temperatury, woda musi być podgrzewana dłużej. Ale im dłużej podgrzewamy wodę, tym więcej ciepła otrzymuje z palnika.

Tak więc, aby ogrzać tę samą masę różnych substancji do tej samej temperatury, potrzeba inna kwota ciepło. Ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała, a co za tym idzie, jego pojemność cieplna zależy od rodzaju substancji, z której to ciało się składa.

Na przykład, aby podnieść temperaturę wody o masie 1 kg o 1 ° C, wymagana jest ilość ciepła równa 4200 J, a do podgrzania tej samej masy oleju słonecznikowego o 1 ° C ilość wymagane jest ciepło równe 1700 J.

Fizyczną wielkość pokazującą, ile ciepła jest potrzebne do podgrzania 1 kg substancji o 1 ºС, nazywa się ciepło właściwe tę substancję.

Każda substancja ma swoją właściwą pojemność cieplną, oznaczoną łacińską literą c i mierzoną w dżulach na kilogram-stopień (J / (kg ° C)).

Specyficzna pojemność cieplna tej samej substancji w różnych stanach skupienia (stałym, ciekłym i gazowym) jest różna. Na przykład ciepło właściwe wody wynosi 4200 J/(kg ºС), a ciepło właściwe lodu 2100 J/(kg ºС); aluminium w stanie stałym ma ciepło właściwe 920 J/(kg-°C), a w stanie ciekłym – 1080 J/(kg-°C).

Należy pamiętać, że woda ma bardzo wysoką pojemność cieplną. Dlatego podgrzewająca się latem woda w morzach i oceanach wchłania z powietrza duża liczba ciepło. Z tego powodu w miejscach położonych w pobliżu dużych zbiorników wodnych lato nie jest tak gorące jak w miejscach oddalonych od wody.

Obliczanie ilości ciepła potrzebnego do ogrzania ciała lub uwolnionego przez nie podczas schładzania.

Z powyższego jasno wynika, że ​​ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała zależy od rodzaju substancji, z której składa się ciało (tj. jego właściwej pojemności cieplnej) oraz od masy ciała. Oczywiste jest również, że ilość ciepła zależy od tego, o ile stopni zamierzamy podnieść temperaturę ciała.

Tak więc, aby określić ilość ciepła potrzebnego do ogrzania ciała lub uwolnionego przez nie podczas schładzania, należy pomnożyć ciepło właściwe ciała przez jego masę i różnicę między jego temperaturą końcową a początkową:

Q= cm (t 2 - t 1),

gdzie Q- ilość ciepła, c- specyficzna pojemność cieplna, m- masa ciała, t1- temperatura początkowa, t2- temperatura końcowa.

Kiedy ciało jest rozgrzane t2> t1 i stąd Q >0 . Kiedy ciało jest schłodzone t 2i< t1 i stąd Q< 0 .

Jeśli znamy pojemność cieplną całego ciała Z, Q określa wzór: Q \u003d C (t 2 - t1).

22) Topienie: definicja, obliczanie ilości ciepła do topnienia lub krzepnięcia, ciepło właściwe topnienia, wykres t 0 (Q).

Termodynamika

Rozdział fizyka molekularna, który bada transfer energii, wzorce przekształcania niektórych rodzajów energii w inne. W przeciwieństwie do teorii kinetyki molekularnej termodynamika nie uwzględnia wewnętrznej struktury substancji i mikroparametrów.

Układ termodynamiczny

Jest to zbiór ciał, które wymieniają energię (w postaci pracy lub ciepła) ze sobą lub z środowisko. Np. woda w czajniczku stygnie, następuje wymiana ciepła wody z czajniczkiem i czajniczka z otoczeniem. Cylinder z gazem pod tłokiem: tłok wykonuje pracę, w wyniku której gaz otrzymuje energię i zmieniają się jego parametry makro.

Ilość ciepła

to energia, która jest odbierana lub oddawana przez system w procesie wymiany ciepła. Oznaczony symbolem Q, mierzony, jak każda energia, w dżulach.

W wyniku różnych procesów wymiany ciepła przekazywana energia jest określana na swój sposób.

Ocieplanie i ochładzanie

Proces ten charakteryzuje się zmianą temperatury układu. Ilość ciepła określa wzór

Ciepło właściwe substancji o mierzone ilością ciepła potrzebnego do podgrzania jednostki masy tej substancji o 1K. Do podgrzania 1kg szkła lub 1kg wody, inna ilość energia. Ciepło właściwe to znana wartość już obliczona dla wszystkich substancji, patrz wartość w tabelach fizycznych.

Pojemność cieplna substancji C- jest to ilość ciepła, jaka jest potrzebna do ogrzania ciała bez uwzględniania jego masy o 1K.

Topienie i krystalizacja

Topienie to przejście substancji ze stanu stałego do stanu ciekłego. Odwrotne przejście nazywa się krystalizacją.

Energia zużywana na zniszczenie sieci krystalicznej substancji jest określona wzorem

Ciepło właściwe topnienia jest wartością znaną dla każdej substancji, patrz wartość w tabelach fizycznych.

Odparowanie (odparowanie lub gotowanie) i kondensacja

Waporyzacja to przejście substancji ze stanu ciekłego (stałego) do stanu gazowego. Proces odwrotny nazywa się kondensacją.

Ciepło właściwe parowania jest wartością znaną dla każdej substancji, patrz wartości w tabelach fizycznych.

Spalanie

Ilość ciepła uwalnianego podczas spalania substancji

Ciepło właściwe spalania jest wartością znaną dla każdej substancji, patrz wartość w tabelach fizycznych.

Dla zamkniętego i izolowanego adiabatycznie układu ciał spełnione jest równanie bilansu cieplnego. Suma algebraiczna ilości ciepła oddanego i odebranego przez wszystkie ciała uczestniczące w wymianie ciepła jest równa zeru:

Q 1 +Q 2 +...+Q n =0

23) Struktura cieczy. warstwa powierzchniowa. Siła napięcia powierzchniowego: przykłady manifestacji, obliczenia, współczynnik napięcia powierzchniowego.

Od czasu do czasu dowolna cząsteczka może przenieść się do sąsiedniego wakatu. Takie skoki w cieczach zdarzają się dość często; dlatego cząsteczki nie są związane z pewnymi centrami, jak w kryształach, i mogą poruszać się w całej objętości cieczy. To wyjaśnia płynność płynów. Ze względu na silne oddziaływanie między blisko oddalonymi cząsteczkami mogą one tworzyć lokalne (niestabilne) uporządkowane grupy zawierające kilka cząsteczek. Zjawisko to nazywa się zamówienie bliskiego zasięgu(Rys. 3.5.1).

Współczynnik β nazywa się współczynnik temperatury zwiększenie objętości . Ten współczynnik dla cieczy jest dziesięciokrotnie większy niż dla ciał stałych. Dla wody, na przykład w temperaturze 20 ° C, β w 2 10 - 4 K - 1, dla stali β st ≈ 3,6 10 - 5 K - 1, dla szkła kwarcowego β kv ≈ 9 10 - 6 K - jeden .

Rozszerzalność termiczna wody ma interesującą i ważną anomalię dla życia na Ziemi. W temperaturze poniżej 4 °C woda rozszerza się wraz ze spadkiem temperatury (β< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

Gdy woda zamarza, rozszerza się, więc lód nadal unosi się na powierzchni zamarzającej wody. Temperatura zamarzającej wody pod lodem wynosi 0°C. W gęstszych warstwach wody w pobliżu dna zbiornika temperatura wynosi około 4 °C. Dzięki temu w wodzie zbiorników zamarzających może istnieć życie.

Bardzo ciekawa funkcja płyny to obecność Wolna powierzchnia . Ciecz, w przeciwieństwie do gazów, nie wypełnia całej objętości naczynia, do którego jest wlewana. Pomiędzy cieczą i gazem (lub parą) powstaje granica międzyfazowa, która znajduje się w specjalne warunki w porównaniu z resztą masy cieczy Należy pamiętać, że ze względu na wyjątkowo niską ściśliwość obecność gęściej upakowanej warstwy powierzchniowej nie prowadzi do zauważalnej zmiany objętości cieczy. Jeśli cząsteczka przemieści się z powierzchni do cieczy, siły oddziaływania międzycząsteczkowego wykonają pozytywną pracę. Wręcz przeciwnie, aby wyciągnąć określoną liczbę cząsteczek z głębokości cieczy na powierzchnię (czyli zwiększyć powierzchnię cieczy), siły zewnętrzne muszą wykonać pozytywną pracę Δ A zewnętrzne proporcjonalne do zmiany Δ S powierzchnia:

Z mechaniki wiadomo, że stany równowagi układu odpowiadają minimalnej wartości jego energii potencjalnej. Wynika z tego, że wolna powierzchnia cieczy ma tendencję do zmniejszania swojej powierzchni. Z tego powodu swobodna kropla cieczy przybiera kulisty kształt. Płyn zachowuje się tak, jakby siły działały stycznie do jego powierzchni, zmniejszając (kurcząc) tę powierzchnię. Te siły nazywają się siły napięcia powierzchniowego .

Obecność sił napięcia powierzchniowego sprawia, że ​​powierzchnia cieczy wygląda jak elastycznie rozciągnięta folia, z tą różnicą, że siły sprężystości w folii zależą od jej pola powierzchni (tj. od sposobu deformacji folii) i sił napięcia powierzchniowego nie zależą na powierzchni cieczy.

Niektóre płyny, takie jak woda z mydłem, mają zdolność tworzenia cienkich warstw. Wszystkie znane nam bańki mydlane mają prawidłowy kulisty kształt – to również świadczy o działaniu sił napięcia powierzchniowego. Jeśli ramka druciana zostanie opuszczona do roztworu mydła, którego jeden z boków jest ruchomy, wówczas całość zostanie pokryta warstwą płynu (ryc. 3.5.3).

Siły napięcia powierzchniowego mają tendencję do skracania powierzchni folii. Aby zrównoważyć ruchomą stronę ramy, należy do niej przymocować siła zewnętrzna Jeżeli pod działaniem siły poprzeczka porusza się Δ x, to praca Δ A wew = F wew x = Δ Ep = σΔ S, gdzie ∆ S = 2LΔ x to przyrost pola powierzchni po obu stronach filmu mydlanego. Ponieważ moduły sił i są takie same, możemy napisać:

Zatem współczynnik napięcia powierzchniowego σ można zdefiniować jako moduł siły napięcia powierzchniowego działającej na jednostkę długości linii ograniczającej powierzchnię.

W wyniku działania sił napięcia powierzchniowego w kropelkach cieczy i wewnątrz bańki mydlane występuje nadciśnienie Δ p. Jeśli mentalnie wytniemy sferyczną kroplę o promieniu R na dwie połówki, to każda z nich musi być w równowadze pod działaniem sił napięcia powierzchniowego przyłożonych do granicy przecięcia o długości 2π R oraz siły nadciśnienia działające na powierzchnię π R 2 sekcje (rys. 3.5.4). Warunek równowagi jest zapisany jako

Jeżeli siły te są większe niż siły oddziaływania między cząsteczkami samej cieczy, to ciecz mokry powierzchnia ciało stałe. W tym przypadku ciecz zbliża się do powierzchni ciała stałego pod pewnymi kąt ostryθ, charakterystyczny dla danej pary ciecz - ciało stałe. Kąt θ nazywa się kąt kontaktu . Jeżeli siły oddziaływania między cząsteczkami cieczy przekraczają siły ich oddziaływania z cząsteczkami stałymi, to kąt zwilżania θ okazuje się rozwarty (ryc. 3.5.5). W tym przypadku mówi się, że płyn: nie moknie powierzchnia ciała stałego. Na całkowite zwilżenieθ = 0, w całkowity brak zwilżaniaθ = 180°.

zjawiska kapilarne zwany wznoszeniem lub opadaniem płynu w rurkach o małej średnicy - kapilary. Ciecze zwilżające wznoszą się przez naczynia włosowate, ciecze niezwilżające opadają.

Na ryc. 3.5.6 przedstawia rurkę kapilarną o określonym promieniu r opuszczony przez dolny koniec do cieczy zwilżającej o gęstości ρ. Górny koniec kapilary jest otwarty. Wzrost cieczy w kapilarze trwa do momentu, gdy siła grawitacji działająca na słup cieczy w kapilarze stanie się równa w wartości bezwzględnej wynikowej F n siły napięcia powierzchniowego działające wzdłuż granicy kontaktu cieczy z powierzchnią kapilary: F t = F n, gdzie F t = mg = ρ hπ r 2 g, F n = σ2π r cos .

Oznacza to:

Przy całkowitym niezwilżaniu θ = 180°, cos θ = –1, a zatem h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Woda prawie całkowicie zwilża czystą szklaną powierzchnię. I odwrotnie, rtęć nie zwilża całkowicie powierzchni szkła. Dlatego poziom rtęci w szklanej kapilarze spada poniżej poziomu w naczyniu.

24) Waporyzacja: definicja, rodzaje (parowanie, gotowanie), obliczanie ilości ciepła parowania i kondensacji, ciepło właściwe parowania.

Parowanie i kondensacja. Wyjaśnienie zjawiska parowania na podstawie idei budowy molekularnej materii. Ciepło właściwe parowania. Jej jednostki.

Zjawisko zamieniania się cieczy w parę nazywa się odparowanie.

Odparowanie - proces waporyzacji zachodzący z otwartej powierzchni.

Cząsteczki w cieczy poruszają się z różne prędkości. Jeśli jakakolwiek cząsteczka znajduje się na powierzchni cieczy, może przezwyciężyć przyciąganie sąsiednich cząsteczek i wylecieć z cieczy. Uciekające cząsteczki tworzą parę. Prędkości pozostałych cząsteczek cieczy zmieniają się po zderzeniu. W tym przypadku niektóre molekuły uzyskują prędkość wystarczającą, aby wylecieć z cieczy. Proces ten trwa, więc płyny powoli odparowują.

*Szybkość parowania zależy od rodzaju cieczy. Ciecze te szybciej odparowują, przy czym cząsteczki są przyciągane z mniejszą siłą.

*Parowanie może nastąpić w dowolnej temperaturze. Ale w wysokie temperatury parowanie jest szybsze .

*Szybkość parowania zależy od jego powierzchni.

*W przypadku wiatru (przepływ powietrza) parowanie następuje szybciej.

Podczas parowania zmniejsza się energia wewnętrzna, ponieważ. gdy ciecz odparowuje, szybkie cząsteczki opuszczają, Średnia prędkość inne cząsteczki maleją. Oznacza to, że jeśli nie ma dopływu energii z zewnątrz, to temperatura cieczy spada.

Nazywa się zjawisko przemiany pary w ciecz kondensacja. Towarzyszy temu uwalnianie energii.

Kondensacja pary wyjaśnia powstawanie chmur. Para wodna unosząca się nad ziemią tworzy chmury w górnych, zimnych warstwach powietrza, które składają się z maleńkich kropel wody.

Ciepło właściwe waporyzacji - fizyczny. ilość wskazująca, ile ciepła jest potrzebne do przekształcenia cieczy o masie 1 kg w parę bez zmiany temperatury.

Oud. ciepło parowania oznaczony literą L i mierzony w J / kg

Oud. ciepło parowania wody: L=2,3×106 J/kg, alkohol L=0,9×106

Ilość ciepła potrzebna do przekształcenia cieczy w parę: Q = Lm

Aby dowiedzieć się, jak obliczyć ilość ciepła niezbędną do ogrzania ciała, najpierw ustalamy, od jakich ilości to zależy.

Z poprzedniego akapitu wiemy już, że ta ilość ciepła zależy od rodzaju substancji, z której składa się ciało (tj. jego właściwej pojemności cieplnej):

Q zależy od c .

Ale to nie wszystko.

Jeśli chcemy podgrzać wodę w czajniku tak, aby była tylko ciepła, to nie będziemy jej długo podgrzewać. A żeby woda się nagrzała, będziemy ją dłużej podgrzewać. Ale im dłużej czajnik będzie miał kontakt z grzałką, tym więcej ciepła od niego odbierze. Dlatego im bardziej zmienia się temperatura ciała podczas ogrzewania, tym więcej ciepła musi mu zostać przekazane.

Niech początkowa temperatura ciała będzie równa t początkowa, a końcowa temperatura - t końcowa. Wtedy zmiana temperatury ciała zostanie wyrażona przez różnicę

Δt = t koniec - t początek,

a ilość ciepła będzie zależeć od tej wartości:

Q zależy od Δt.

Wreszcie wszyscy wiedzą, że podgrzanie np. 2 kg wody zajmuje więcej czasu (a więc więcej ciepła) niż podgrzanie 1 kg wody. Oznacza to, że ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała zależy od masy tego ciała:

Q zależy od m.

Tak więc, aby obliczyć ilość ciepła, musisz znać pojemność cieplną właściwą substancji, z której wykonane jest ciało, masę tego ciała i różnicę między jego temperaturą końcową a początkową.

Niech na przykład trzeba określić, ile ciepła potrzeba do ogrzania części żelaznej o masie 5 kg, pod warunkiem, że jej temperatura początkowa to 20 °C, a temperatura końcowa powinna wynosić 620 °C.

Z tabeli 8 dowiadujemy się, że ciepło właściwe żelaza wynosi c = 460 J/(kg*°C). Oznacza to, że do podgrzania 1 kg żelaza o 1°C potrzeba 460 J.

Aby ogrzać 5 kg żelaza o 1 ° C, potrzeba 5 razy więcej ciepła, tj. 460 J * 5 \u003d 2300 J.

Aby ogrzać żelazko nie o 1 °C, ale o Δt = 600 °C, potrzeba jeszcze 600 razy więcej ciepła, tj. 2300 J * 600 = 1 380 000 J. Dokładnie taka sama (modulo) ilość ciepła zostanie uwolniona i kiedy to nastąpi żelazo jest schładzane z 620 do 20 °C.

Więc, aby znaleźć ilość ciepła potrzebnego do ogrzania ciała lub oddanego przez nie podczas schładzania, należy pomnożyć ciepło właściwe ciała przez jego masę i różnicę między jego temperaturą końcową a początkową:

Gdy ciało jest ogrzewane, tcon > tini, a zatem Q > 0. Gdy ciało jest chłodzone, tcon< t нач и, следовательно, Q < 0.

1. Podaj przykłady pokazujące, że ilość ciepła odbieranego przez ciało po podgrzaniu zależy od jego masy i zmiany temperatury. 2. Jakiego wzoru używa się do obliczenia ilości ciepła potrzebnego do ogrzania ciała lub uwolnionego przez nie podczas schładzania?

Pojęcie ilości ciepła powstało we wczesnych stadiach rozwoju współczesnej fizyki, kiedy nie było jasnych pomysłów Struktura wewnętrzna materii, czym jest energia, jakie formy energii istnieją w przyrodzie oraz o energii jako formie ruchu i transformacji materii.

Ilość ciepła rozumiana jest jako wielkość fizyczna odpowiadająca energii przekazanej do ciała materialnego w procesie wymiany ciepła.

Przestarzałą jednostką ilości ciepła jest kaloria równa 4,2 J, dziś ta jednostka praktycznie nie jest używana, a jej miejsce zajął dżul.

Początkowo przyjęto, że nośnikiem energii cieplnej jest jakiś całkowicie nieważki ośrodek o właściwościach cieczy. W oparciu o tę przesłankę rozwiązywano i nadal rozwiązuje się wiele fizycznych problemów związanych z przenoszeniem ciepła. Istnienie hipotetycznej kaloryczności przyjęto za podstawę wielu zasadniczo poprawnych konstrukcji. Wierzono, że kaloryczność jest uwalniana i absorbowana w zjawiskach ogrzewania i chłodzenia, topnienia i krystalizacji. Poprawne równania procesów wymiany ciepła uzyskano z błędnych koncepcji fizycznych. Istnieje znane prawo, zgodnie z którym ilość ciepła jest wprost proporcjonalna do masy ciała biorącego udział w wymianie ciepła i gradientu temperatury:

Gdzie Q to ilość ciepła, m to masa ciała, a współczynnik Z- wielkość zwana jednostkową pojemnością cieplną. Ciepło właściwe jest cechą substancji biorącej udział w procesie.

Praca w termodynamice

W wyniku procesów termicznych można wykonywać prace czysto mechaniczne. Na przykład po podgrzaniu gaz zwiększa swoją objętość. Weźmy sytuację jak na poniższym rysunku:

W tym przypadku praca mechaniczna będzie równa sile nacisku gazu na tłok pomnożonej przez drogę przebytą przez tłok pod ciśnieniem. Oczywiście to najprostszy przypadek. Ale nawet w nim można zauważyć jedną trudność: siła nacisku będzie zależeć od objętości gazu, co oznacza, że ​​nie mamy do czynienia ze stałymi, ale z zmienne. Ponieważ wszystkie trzy zmienne: ciśnienie, temperatura i objętość są ze sobą powiązane, obliczenie pracy staje się znacznie bardziej skomplikowane. Istnieje kilka idealnych, nieskończenie powolnych procesów: izobaryczny, izotermiczny, adiabatyczny i izochoryczny - dla których takie obliczenia można wykonać stosunkowo prosto. Wykreślany jest wykres ciśnienia w funkcji objętości, a praca jest obliczana jako całka formy.