ปริมาณความร้อนเมื่อถูกความร้อน การคำนวณปริมาณความร้อนระหว่างการถ่ายเทความร้อน ความจุความร้อนจำเพาะของสาร สมการสมดุลความร้อน

กระบวนการถ่ายเทพลังงานจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่งโดยไม่ต้องทำงานเรียกว่า การแลกเปลี่ยนความร้อนหรือ การถ่ายเทความร้อน. การถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นระหว่างร่างกายที่มี อุณหภูมิต่างกัน. เมื่อมีการสัมผัสกันระหว่างร่างกายที่มีอุณหภูมิต่างกัน พลังงานภายในส่วนหนึ่งจะถูกถ่ายเทออกจากร่างกายด้วยมากกว่า อุณหภูมิสูงสู่ร่างกายที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า พลังงานที่ถ่ายโอนไปยังร่างกายอันเป็นผลมาจากการถ่ายเทความร้อนเรียกว่า ปริมาณความร้อน.

ความจุความร้อนจำเพาะของสาร:

หากกระบวนการถ่ายเทความร้อนไม่ได้มาพร้อมกับการทำงาน ดังนั้นตามกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ ปริมาณความร้อนจะเท่ากับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในร่างกาย: .

พลังงานเฉลี่ยของการเคลื่อนที่เชิงการแปลแบบสุ่มของโมเลกุลเป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกายเท่ากับผลรวมเชิงพีชคณิตของการเปลี่ยนแปลงพลังงานของอะตอมหรือโมเลกุลทั้งหมด ซึ่งจำนวนดังกล่าวเป็นสัดส่วนกับมวลของร่างกาย ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในจึงทำให้ ปริมาณความร้อนเป็นสัดส่วนกับมวลและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ:

ตัวประกอบสัดส่วนในสมการนี้เรียกว่า ความจุความร้อนจำเพาะของสาร. ความจุความร้อนจำเพาะบ่งชี้ว่าต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการเพิ่มอุณหภูมิของสาร 1 กิโลกรัมขึ้น 1 K

ทำงานในอุณหพลศาสตร์:

ในกลศาสตร์ งานถูกกำหนดเป็นผลคูณของโมดูลของแรงและการกระจัดและโคไซน์ของมุมระหว่างพวกเขา งานเสร็จสิ้นเมื่อแรงกระทำต่อวัตถุที่เคลื่อนที่และมีค่าเท่ากับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานจลน์

ในอุณหพลศาสตร์ ไม่พิจารณาการเคลื่อนที่ของร่างกายโดยรวม เรากำลังพูดถึงการเคลื่อนไหวของส่วนต่างๆ ของร่างกายมหภาคที่สัมพันธ์กัน เป็นผลให้ปริมาตรของร่างกายเปลี่ยนไปและความเร็วของมันยังคงเท่ากับศูนย์ การทำงานในอุณหพลศาสตร์ถูกกำหนดในลักษณะเดียวกับในกลศาสตร์ แต่เท่ากับการเปลี่ยนแปลงไม่ใช่ในพลังงานจลน์ของร่างกาย แต่ในพลังงานภายใน

เมื่องานเสร็จสิ้น (การบีบอัดหรือการขยายตัว) พลังงานภายในของก๊าซจะเปลี่ยนไป เหตุผลนี้มีดังนี้: ระหว่างการชนกันแบบยืดหยุ่นของโมเลกุลก๊าซกับลูกสูบเคลื่อนที่ พลังงานจลน์ของพวกมันจะเปลี่ยนไป

ให้เราคำนวณการทำงานของแก๊สระหว่างการขยายตัว แก๊สกระทำต่อลูกสูบด้วยแรง
, ที่ไหน คือความดันของแก๊ส และ - พื้นที่ผิว ลูกสูบ. เมื่อก๊าซขยายตัว ลูกสูบจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางของแรง เป็นระยะทางสั้นๆ
. หากระยะทางมีน้อย ก็ถือว่าแรงดันแก๊สคงที่ การทำงานของแก๊สคือ:

ที่ไหน
- การเปลี่ยนแปลงปริมาณก๊าซ

ในกระบวนการขยายก๊าซ มันทำงานในเชิงบวก เนื่องจากทิศทางของแรงและการกระจัดนั้นตรงกัน ในกระบวนการขยายตัว ก๊าซจะปล่อยพลังงานไปยังวัตถุโดยรอบ

งานที่ทำโดยหน่วยงานภายนอกเกี่ยวกับก๊าซแตกต่างจากงานของก๊าซเท่านั้นในเครื่องหมาย
,เพราะความแข็งแกร่ง ที่กระทำต่อแก๊สอยู่ตรงข้ามกับแรง โดยที่แก๊สกระทำต่อลูกสูบและมีค่าเท่ากับในค่าสัมบูรณ์ (กฎข้อที่สามของนิวตัน) และการเคลื่อนไหวยังคงเหมือนเดิม จึงทำงาน แรงภายนอกเท่ากับ:

.

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์:

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์คือกฎการอนุรักษ์พลังงานซึ่งขยายไปสู่ปรากฏการณ์ทางความร้อน กฎการอนุรักษ์พลังงาน: พลังงานในธรรมชาติไม่ได้เกิดขึ้นจากความว่างเปล่าและไม่หายไป ปริมาณของพลังงานไม่เปลี่ยนแปลง จะเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น

ในอุณหพลศาสตร์พิจารณาร่างกายซึ่งตำแหน่งของจุดศูนย์ถ่วงซึ่งแทบไม่เปลี่ยนแปลง พลังงานกลของวัตถุดังกล่าวยังคงที่ และพลังงานภายในเท่านั้นที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้

พลังงานภายในสามารถเปลี่ยนได้สองวิธี: การถ่ายเทความร้อนและการทำงาน ในกรณีทั่วไป พลังงานภายในเปลี่ยนแปลงทั้งเนื่องจากการถ่ายเทความร้อนและจากประสิทธิภาพการทำงาน กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ถูกกำหนดขึ้นอย่างแม่นยำสำหรับกรณีทั่วไปดังกล่าว:

การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของระบบระหว่างการเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งเท่ากับผลรวมของงานของแรงภายนอกและปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทไปยังระบบ:

หากระบบถูกแยกออกมา จะไม่มีการทำงานใดๆ เกิดขึ้นและจะไม่แลกเปลี่ยนความร้อนกับวัตถุโดยรอบ ตามกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ พลังงานภายในของระบบที่แยกตัวยังคงไม่เปลี่ยนแปลง.

ระบุว่า
กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์สามารถเขียนได้ดังนี้

ปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทไปยังระบบจะเปลี่ยนพลังงานภายในและทำงานบนตัวภายนอกโดยระบบ.

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์: เป็นไปไม่ได้ที่จะถ่ายเทความร้อนจากระบบที่เย็นกว่าไปยังระบบที่ร้อนกว่าในกรณีที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ พร้อมกันในทั้งสองระบบหรือในร่างกายโดยรอบ

« ฟิสิกส์ - เกรด 10 "

การแปลงร่างรวมของสสารเกิดขึ้นในกระบวนการใด
สถานะของสสารสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างไร?

คุณสามารถเปลี่ยนพลังงานภายในของร่างกายใด ๆ ก็ได้โดยการทำงาน ให้ความร้อน หรือในทางกลับกัน การทำให้เย็นลง
ดังนั้นเมื่อหลอมโลหะ การทำงานเสร็จสิ้นและถูกทำให้ร้อน ในขณะเดียวกันก็สามารถให้ความร้อนโลหะบนเปลวไฟที่ลุกไหม้ได้

นอกจากนี้หากลูกสูบได้รับการแก้ไข (รูปที่ 13.5) ปริมาตรของก๊าซจะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อถูกความร้อนและไม่มีงานทำ แต่อุณหภูมิของก๊าซและด้วยเหตุนี้พลังงานภายในจึงเพิ่มขึ้น

พลังงานภายในสามารถเพิ่มและลดได้ ดังนั้นปริมาณความร้อนอาจเป็นบวกหรือลบก็ได้

กระบวนการถ่ายเทพลังงานจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่งโดยไม่ต้องทำงานเรียกว่า การแลกเปลี่ยนความร้อน.

การวัดเชิงปริมาณของการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในระหว่างการถ่ายเทความร้อนเรียกว่า ปริมาณความร้อน.

ภาพโมเลกุลของการถ่ายเทความร้อน

ระหว่างการแลกเปลี่ยนความร้อนที่ขอบระหว่างร่างกาย โมเลกุลที่เคลื่อนที่อย่างช้าๆ ของร่างกายที่เย็นจะมีปฏิกิริยากับโมเลกุลที่เคลื่อนที่เร็วของร่างกายที่ร้อน เป็นผลให้พลังงานจลน์ของโมเลกุลมีความเท่าเทียมกันและความเร็วของโมเลกุลของวัตถุเย็นเพิ่มขึ้นในขณะที่วัตถุที่ร้อนลดลง

ในระหว่างการแลกเปลี่ยนความร้อน จะไม่มีการแปลงพลังงานจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง ส่วนหนึ่งของพลังงานภายในของวัตถุที่ร้อนกว่าจะถูกถ่ายโอนไปยังร่างกายที่ร้อนน้อยกว่า

ปริมาณความร้อนและความจุความร้อน

คุณรู้อยู่แล้วว่าเพื่อให้ความร้อนแก่ร่างกายด้วยมวล m จากอุณหภูมิ t 1 ถึงอุณหภูมิ t 2 จำเป็นต้องถ่ายเทปริมาณความร้อนไปยังมัน:

Q \u003d ซม. (เสื้อ 2 - เสื้อ 1) \u003d ซม. Δt (13.5)

เมื่อร่างกายเย็นลง อุณหภูมิสุดท้าย t 2 จะน้อยกว่าอุณหภูมิเริ่มต้น t 1 และปริมาณความร้อนที่ร่างกายปล่อยออกมาจะเป็นลบ

ค่าสัมประสิทธิ์ c ในสูตร (13.5) เรียกว่า ความจุความร้อนจำเพาะสาร

ความร้อนจำเพาะ- เป็นค่าตัวเลขที่เท่ากับปริมาณความร้อนที่สารที่มีมวล 1 กิโลกรัมได้รับหรือปล่อยออกมาเมื่ออุณหภูมิของสารนั้นเปลี่ยนแปลงไป 1 K

ความจุความร้อนจำเพาะของก๊าซขึ้นอยู่กับกระบวนการที่ถ่ายเทความร้อน หากคุณให้ความร้อนกับแก๊สที่ความดันคงที่ แก๊สจะขยายตัวและทำงาน ในการทำให้แก๊สร้อนขึ้น 1 °C ที่ความดันคงที่ ต้องถ่ายเท ปริมาณมากความร้อนมากกว่าการให้ความร้อนในปริมาตรคงที่เมื่อก๊าซจะร้อนขึ้นเท่านั้น

ของเหลวและของแข็งขยายตัวเล็กน้อยเมื่อถูกความร้อน ความจุความร้อนจำเพาะที่ปริมาตรคงที่และแรงดันคงที่ต่างกันเพียงเล็กน้อย

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

ในการเปลี่ยนของเหลวให้เป็นไอในระหว่างกระบวนการเดือด จำเป็นต้องถ่ายเทความร้อนจำนวนหนึ่งไป อุณหภูมิของของเหลวจะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเดือด การเปลี่ยนแปลงของของเหลวเป็นไอที่อุณหภูมิคงที่ไม่ได้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของพลังงานจลน์ของโมเลกุล แต่จะมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้น พลังงานศักย์ปฏิสัมพันธ์ของพวกเขา ท้ายที่สุดแล้ว ระยะทางเฉลี่ยระหว่างโมเลกุลของแก๊สนั้นมากกว่าระหว่างโมเลกุลของเหลวมาก

ค่าที่เป็นตัวเลขเท่ากับปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการแปลงของเหลว 1 กิโลกรัมเป็นไอน้ำที่อุณหภูมิคงที่เรียกว่า ความร้อนจำเพาะการทำให้กลายเป็นไอ.

กระบวนการระเหยของของเหลวเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใดก็ได้ ในขณะที่โมเลกุลที่เร็วที่สุดจะปล่อยของเหลวออกมา และจะเย็นตัวลงในระหว่างการระเหย ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอมีค่าเท่ากับความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

ค่านี้แสดงด้วยตัวอักษร r และแสดงเป็นจูลต่อกิโลกรัม (J / kg)

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำนั้นสูงมาก: r H20 = 2.256 10 6 J/kg ที่อุณหภูมิ 100 °C ในของเหลวอื่นๆ เช่น แอลกอฮอล์ อีเทอร์ ปรอท น้ำมันก๊าด ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอจะน้อยกว่าน้ำ 3-10 เท่า

ในการแปลงของเหลวมวล m เป็นไอน้ำ ต้องใช้ความร้อนเท่ากับ:

คิว p \u003d rm. (13.6)

เมื่อไอน้ำควบแน่น จะปล่อยความร้อนในปริมาณเท่ากัน:

คิว k \u003d -rm. (13.7)

ความร้อนจำเพาะของการหลอมรวม

เมื่อตัวผลึกละลาย ความร้อนทั้งหมดที่จ่ายไปจะไปเพิ่มพลังงานศักย์ของปฏิกิริยาของโมเลกุล พลังงานจลน์โมเลกุลไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากการหลอมเหลวเกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่

ค่าที่เป็นตัวเลขเท่ากับปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการเปลี่ยนสารผลึกที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัมที่จุดหลอมเหลวให้เป็นของเหลวเรียกว่า ความร้อนจำเพาะของการหลอมเหลวและเขียนแทนด้วยตัวอักษร λ

ในระหว่างการตกผลึกของสารที่มีมวล 1 กิโลกรัม ความร้อนปริมาณเท่ากันจะถูกปล่อยออกมาเมื่อถูกดูดซับระหว่างการหลอมเหลว

ความร้อนจำเพาะของการละลายน้ำแข็งค่อนข้างสูง: 3.34 10 5 J/kg

“ถ้าน้ำแข็งไม่มีความร้อนสูงของการหลอมเหลว ดังนั้นในฤดูใบไม้ผลิ มวลน้ำแข็งทั้งหมดจะต้องละลายภายในไม่กี่นาทีหรือไม่กี่วินาที เนื่องจากความร้อนจะถูกถ่ายเทจากอากาศไปยังน้ำแข็งอย่างต่อเนื่อง ผลที่ตามมาของเรื่องนี้จะเลวร้าย เพราะแม้ในสถานการณ์ปัจจุบัน น้ำท่วมใหญ่และกระแสน้ำมหาศาลก็เกิดจากการละลายของน้ำแข็งหรือหิมะจำนวนมหาศาล” ร. แบล็ก ศตวรรษที่ 18

ในการละลายตัวผลึกมวล m ต้องใช้ความร้อนเท่ากับ:

Qpl \u003d λm. (13.8)

ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการตกผลึกของร่างกายเท่ากับ:

Q cr = -λm (13.9)

สมการสมดุลความร้อน

พิจารณาการถ่ายเทความร้อนภายในระบบที่ประกอบด้วยร่างกายหลายตัวโดยเริ่มแรก อุณหภูมิต่างๆตัวอย่างเช่น การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างน้ำในภาชนะกับลูกเหล็กร้อนที่หย่อนลงไปในน้ำ ตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากวัตถุหนึ่งมีค่าเท่ากับปริมาณความร้อนที่อีกตัวหนึ่งได้รับ

ปริมาณความร้อนที่กำหนดถือเป็นค่าลบ ปริมาณความร้อนที่ได้รับถือเป็นค่าบวก ดังนั้น ปริมาณความร้อนทั้งหมด Q1 + Q2 = 0

หากการแลกเปลี่ยนความร้อนเกิดขึ้นระหว่างหลาย ๆ วัตถุในระบบที่แยกได้

ไตรมาส 1 + ไตรมาส 2 + ไตรมาส 3 + ... = 0 (13.10)

สมการ (13.10) เรียกว่า สมการสมดุลความร้อน.

ที่นี่ Q 1 Q 2 , Q 3 - ปริมาณความร้อนที่ร่างกายได้รับหรือมอบให้ ปริมาณความร้อนเหล่านี้แสดงโดยสูตร (13.5) หรือสูตร (13.6) - (13.9) หากการเปลี่ยนแปลงเฟสต่างๆ ของสาร (การหลอมเหลว การตกผลึก การกลายเป็นไอ การควบแน่น) เกิดขึ้นในกระบวนการถ่ายเทความร้อน

1. การเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในจากการทำงานนั้น มีลักษณะเป็นปริมาณงาน กล่าวคือ งานคือการวัดการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในในกระบวนการที่กำหนด การเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในร่างกายระหว่างการถ่ายเทความร้อนมีลักษณะเป็นค่าที่เรียกว่า ปริมาณความร้อน.

ปริมาณความร้อนคือการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในร่างกายในกระบวนการถ่ายเทความร้อนโดยไม่ต้องทำงาน

ปริมาณความร้อนแสดงด้วยตัวอักษร ​ \ (Q \) . เนื่องจากปริมาณความร้อนเป็นตัววัดการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน หน่วยของมันคือจูล (1 J)

เมื่อร่างกายถ่ายเทความร้อนจำนวนหนึ่งโดยไม่ต้องทำงาน พลังงานภายในจะเพิ่มขึ้น หากร่างกายปล่อยความร้อนออกมาจำนวนหนึ่ง พลังงานภายในก็จะลดลง

2. หากคุณเทน้ำ 100 กรัมลงในภาชนะสองใบที่เหมือนกัน และ 400 กรัมลงในภาชนะอื่นที่อุณหภูมิเดียวกันแล้ววางบนเตาเดียวกัน น้ำในภาชนะแรกจะเดือดเร็วขึ้น ดังนั้น ยิ่งมวลของร่างกายมากเท่าใด ปริมาณความร้อนที่ร่างกายต้องการในการทำให้ร้อนขึ้นก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เช่นเดียวกับการระบายความร้อน: วัตถุที่มีมวลมากขึ้นเมื่อถูกทำให้เย็นลงจะทำให้เกิดความร้อนมากขึ้น วัตถุเหล่านี้ทำมาจากสารชนิดเดียวกันและให้ความร้อนขึ้นหรือเย็นลงตามจำนวนองศาที่เท่ากัน

​3. หากตอนนี้เราให้ความร้อนกับน้ำ 100 กรัมจาก 30 ถึง 60 °C นั่นคือ โดย 30 °Сและสูงถึง 100 °Сเช่น โดย 70 °C ในกรณีแรกจะใช้เวลาให้ความร้อนน้อยกว่าครั้งที่สอง ดังนั้นความร้อนจะถูกใช้ในการทำน้ำร้อนน้อยลง 30 °C เมื่อเทียบกับการให้ความร้อนกับน้ำร้อนที่ 70 °C ดังนั้น ปริมาณความร้อนจึงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิสุดท้าย ​\((t_2\,^\circ C) \) และอุณหภูมิเริ่มต้น \((t_1\,^\circ C) \) อุณหภูมิ: ​\(Q \sim(t_2- t_1) \)

4. หากตอนนี้เทน้ำ 100 กรัมลงในภาชนะหนึ่งและเทน้ำเล็กน้อยลงในภาชนะที่คล้ายกันอีกใบและวางตัวโลหะไว้ในนั้นเพื่อให้มวลและมวลของน้ำอยู่ที่ 100 กรัมและภาชนะจะได้รับความร้อนเหมือนกัน กระเบื้องแล้วจะเห็นได้ว่าในภาชนะที่มีน้ำเพียงอย่างเดียวจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าภาชนะที่มีน้ำและตัวโลหะ ดังนั้น เพื่อให้อุณหภูมิของเนื้อหาในภาชนะทั้งสองเท่ากัน จะต้องถ่ายเทความร้อนไปยังน้ำในปริมาณที่มากกว่าไปยังน้ำและตัวโลหะ ดังนั้นปริมาณความร้อนที่ต้องการเพื่อให้ความร้อนแก่ร่างกายจึงขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่ใช้สร้างร่างกายนี้

5. การพึ่งพาปริมาณความร้อนที่ต้องการให้ความร้อนแก่ร่างกายกับชนิดของสารนั้น มีลักษณะเป็นปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่า ความจุความร้อนจำเพาะของสาร.

ปริมาณทางกายภาพเท่ากับปริมาณความร้อนที่ต้องรายงานต่อสาร 1 กิโลกรัมเพื่อให้ความร้อน 1 ° C (หรือ 1 K) เรียกว่าความจุความร้อนจำเพาะของสาร

ความร้อนในปริมาณเท่ากันจะถูกระบายออกโดยสาร 1 กิโลกรัมเมื่อทำให้เย็นลง 1 °C

ความจุความร้อนจำเพาะแสดงด้วยตัวอักษร ​ \ (c \) หน่วยความจุความร้อนจำเพาะคือ 1 J/kg °C หรือ 1 J/kg K

ค่าความจุความร้อนจำเพาะของสารถูกกำหนดโดยการทดลอง ของเหลวมีความจุความร้อนจำเพาะสูงกว่าโลหะ น้ำมีความจุความร้อนจำเพาะสูงสุด ทองมีความจุความร้อนจำเพาะน้อยมาก

ความจุความร้อนจำเพาะของตะกั่วคือ 140 J/kg °C ซึ่งหมายความว่าในการให้ความร้อนตะกั่ว 1 กก. โดย 1 °C จำเป็นต้องใช้ความร้อน 140 J ปริมาณความร้อนเท่ากันจะถูกปล่อยออกมาเมื่อน้ำเย็น 1 กก. เย็นลง 1 °C

เนื่องจากปริมาณความร้อนเท่ากับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในร่างกาย เราสามารถพูดได้ว่าความจุความร้อนจำเพาะแสดงให้เห็นว่าพลังงานภายใน 1 กิโลกรัมของสารเปลี่ยนแปลงไปมากเพียงใดเมื่ออุณหภูมิของสารเปลี่ยนแปลง 1 ° C โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พลังงานภายในของตะกั่ว 1 กิโลกรัม เมื่อถูกความร้อน 1 °C จะเพิ่มขึ้น 140 J และเมื่อเย็นลง จะลดลง 140 J

ปริมาณความร้อน ​\(Q \) ที่ต้องการให้ความร้อนแก่วัตถุมวล ​\(m \) ​ จากอุณหภูมิ \((t_1\,^\circ C) \) ถึงอุณหภูมิ \((t_2\, ^\circ C) \) เท่ากับผลคูณของความร้อนจำเพาะของสาร มวลกาย และความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิสุดท้ายและอุณหภูมิเริ่มต้น กล่าวคือ

\[ Q=cm(t_2()^\circ-t_1()^\circ) \]

สูตรเดียวกันนี้ใช้คำนวณปริมาณความร้อนที่ร่างกายปล่อยเมื่อเย็นลง ในกรณีนี้ควรลบอุณหภูมิสุดท้ายออกจากอุณหภูมิเริ่มต้นเท่านั้นนั่นคือ จาก คุ้มค่ากว่าลบอุณหภูมิน้อยลง

6. ตัวอย่างการแก้ปัญหา. บีกเกอร์ที่มีน้ำ 200 กรัมที่อุณหภูมิ 80°C เทลงในน้ำ 100 กรัมที่อุณหภูมิ 20°C หลังจากนั้นอุณหภูมิ 60 °C ถูกสร้างขึ้นในภาชนะ น้ำเย็นได้รับความร้อนเท่าไรและระบายความร้อนด้วยน้ำร้อนเท่าไร?

เมื่อแก้ปัญหา คุณต้องดำเนินการตามลำดับต่อไปนี้:

1. จดบันทึกสภาพของปัญหาโดยสังเขป
2. แปลงค่าของปริมาณเป็น SI
3. วิเคราะห์ปัญหา กำหนดว่าร่างกายใดมีส่วนร่วมในการแลกเปลี่ยนความร้อน ร่างกายใดให้พลังงาน และร่างกายใดได้รับพลังงาน
4. แก้ปัญหาใน ปริทัศน์;
5. ทำการคำนวณ
6. วิเคราะห์คำตอบที่ได้รับ

1. งาน.

ที่ให้ไว้:
\\ (m_1 \) \u003d 200 กรัม
\(m_2 \) \u003d 100 กรัม
​ \ (t_1 \) \u003d 80 °С
​ \ (t_2 \) \u003d 20 °С
​ \ (t \) \u003d 60 °С
______________

​\(Q_1 \) ​ — ? ​\(Q_2 \) ​ — ?
​ \ (c_1 \) ​ \u003d 4200 J / kg °С

2. ศรี:\\ (m_1 \) \u003d 0.2 กก. ​ \ (m_2 \) \u003d 0.1 กก.

3. การวิเคราะห์งาน. ปัญหาอธิบายกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างร้อนและ น้ำเย็น. น้ำร้อนให้ปริมาณความร้อน ​\(Q_1 \) ​ และเย็นลงจากอุณหภูมิ ​\(t_1 \) ​ ถึงอุณหภูมิ ​\(t \) น้ำเย็นรับปริมาณความร้อน ​\(Q_2 \) ​ และร้อนขึ้นจากอุณหภูมิ ​\(t_2 \) ​ ถึงอุณหภูมิ ​\(t \) ​

4. การแก้ปัญหาในรูปแบบทั่วไป. ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมา น้ำร้อนคำนวณโดยสูตร: ​\(Q_1=c_1m_1(t_1-t) \)

ปริมาณความร้อนที่ได้รับจากน้ำเย็นคำนวณโดยสูตร: \(Q_2=c_2m_2(t-t_2) \)

5. คอมพิวเตอร์.
​ \ (Q_1 \) \u003d 4200 J / kg ° C 0.2 กก. 20 ° C \u003d 16800 J
\ (Q_2 \) \u003d 4200 J / kg ° C 0.1 กก. 40 ° C \u003d 16800 J

6. คำตอบคือ ปริมาณความร้อนที่จ่ายโดยน้ำร้อนเท่ากับปริมาณความร้อนที่ได้รับจากน้ำเย็น ในกรณีนี้ ได้มีการพิจารณาสถานการณ์ในอุดมคติและไม่นำมาพิจารณาว่ามีการใช้ความร้อนจำนวนหนึ่งในการให้ความร้อนแก่แก้วที่มีน้ำและอากาศโดยรอบ ในความเป็นจริง ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากน้ำร้อนมากกว่าปริมาณความร้อนที่ได้รับจากน้ำเย็น

ส่วนที่ 1

1. ความจุความร้อนจำเพาะของเงินคือ 250 J/(kg °C) สิ่งนี้หมายความว่า?

1) เมื่อเย็นเงิน 1 กก. ที่ 250 ° C ปริมาณความร้อน 1 J จะถูกปล่อยออกมา
2) เมื่อเย็นเงิน 250 กก. ต่อ 1 °C ปริมาณความร้อน 1 J จะถูกปล่อยออกมา
3) เมื่อเงิน 250 กก. เย็นตัวลง 1 °C ปริมาณความร้อน 1 J จะถูกดูดซับ
4) เมื่อเงิน 1 กิโลกรัมเย็นตัวลง 1 °C ปริมาณความร้อน 250 J จะถูกปล่อยออกมา

2. ความจุความร้อนจำเพาะของสังกะสีคือ 400 J/(kg °C) หมายความว่า

1) เมื่อสังกะสี 1 กิโลกรัมถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิ 400 °C พลังงานภายในของสังกะสีจะเพิ่มขึ้น 1 J
2) เมื่อสังกะสี 400 กิโลกรัมถูกทำให้ร้อน 1 °C พลังงานภายในจะเพิ่มขึ้น 1 J
3) เพื่อให้ความร้อนกับสังกะสี 400 กิโลกรัม 1 ° C จำเป็นต้องใช้พลังงาน 1 J
4) เมื่อสังกะสี 1 กิโลกรัมถูกทำให้ร้อน 1 °C พลังงานภายในจะเพิ่มขึ้น 400 J

3. เมื่อโอน ร่างกายแข็งแรงมวล ​\(m \) ​\(Q \) อุณหภูมิของร่างกายเพิ่มขึ้น ​\(\Delta t^\circ \) นิพจน์ใดต่อไปนี้กำหนดความจุความร้อนจำเพาะของสารในร่างกายนี้

1) ​\(\frac(m\เดลต้า t^\circ)(Q) \)​
2) \(\frac(Q)(m\เดลต้า t^\circ) \)​
3) \(\frac(Q)(\Delta t^\circ) \) ​
4) \(Qm\Delta t^\circ \) ​

4. รูปภาพแสดงกราฟของปริมาณความร้อนที่ต้องการเพื่อให้ความร้อนแก่วัตถุสองตัว (1 และ 2) ที่มีมวลเท่ากันในอุณหภูมิ เปรียบเทียบค่าความจุความร้อนจำเพาะ (\(c_1 \) ​ และ ​\(c_2 \) ) ของสารที่ใช้สร้างวัตถุเหล่านี้

1) ​\(c_1=c_2 \) ​
2) ​\(c_1>c_2 \) ​
3) \(c_1 4) คำตอบขึ้นอยู่กับค่ามวลของร่างกาย

5. แผนภาพแสดงค่าของปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทไปยังวัตถุสองชิ้นที่มีมวลเท่ากันเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงตามจำนวนองศาเท่ากัน อัตราส่วนใดสำหรับความจุความร้อนจำเพาะของสารที่ทำขึ้นจากวัตถุที่ถูกต้อง

1) \(c_1=c_2 \)
2) \(c_1=3c_2 \)
3) \(c_2=3c_1 \)
4) \(c_2=2c_1 \)

6. รูปแสดงกราฟของการพึ่งพาอุณหภูมิของวัตถุแข็งกับปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมา น้ำหนักตัว 4 กก. ความจุความร้อนจำเพาะของสารในร่างกายนี้คืออะไร?

1) 500 J/(กก. °C)
2) 250 J/(กก. °C)
3) 125 J/(กก. °C)
4) 100 J/(กก. °C)

7. เมื่อสารผลึกที่มีน้ำหนัก 100 กรัมถูกทำให้ร้อน อุณหภูมิของสารและปริมาณความร้อนที่ให้กับสารจะถูกวัด ข้อมูลการวัดถูกนำเสนอในรูปแบบของตาราง สมมติว่าสามารถละเลยการสูญเสียพลังงานได้ ให้กำหนดความจุความร้อนจำเพาะของสารในสถานะของแข็ง

1) 192 J/(กก. °C)
2) 240 J/(กก. °C)
3) 576 J/(กก. °C)
4) 480 J/(กก. °C)

8. เพื่อให้ความร้อนโมลิบดีนัม 192 กรัมโดย 1 K จำเป็นต้องถ่ายเทความร้อน 48 J ความจุความร้อนจำเพาะของสารนี้คืออะไร?

1) 250 จูล/(กก.เค)
2) 24 จูล/(กก.เค)
3) 4 10 -3 J/(กก. K)
4) 0.92 J/(กก. K)

9. ต้องใช้ความร้อนเท่าไรในการทำให้ตะกั่ว 100 กรัมร้อนจาก 27 ถึง 47 °C ได้

1) 390 จูล
2) 26 kJ
3) 260 จู
4) 390 kJ

10. ปริมาณความร้อนเท่ากันถูกใช้เพื่อทำให้อิฐร้อนตั้งแต่ 20 ถึง 85 °C สำหรับน้ำร้อนที่มีมวลเท่ากัน 13 °C ความจุความร้อนจำเพาะของอิฐคือ

1) 840 จูล/(กก. เค)
2) 21000 J/(กก. K)
3) 2100 J/(กก. K)
4) 1680 J/(กก. K)

11. จากรายการข้อความด้านล่าง ให้เลือกสองข้อที่ถูกต้องและเขียนตัวเลขลงในตาราง

1) ปริมาณความร้อนที่ร่างกายได้รับเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นหลายองศา เท่ากับปริมาณความร้อนที่ร่างกายได้รับเมื่ออุณหภูมิลดลงตามจำนวนองศาเท่ากัน
2) เมื่อสารเย็นลง พลังงานภายในของสารจะเพิ่มขึ้น
3) ปริมาณความร้อนที่สารได้รับเมื่อถูกความร้อนจะไปเพิ่มพลังงานจลน์ของโมเลกุลเป็นหลัก
4) ปริมาณความร้อนที่สารได้รับเมื่อถูกความร้อนจะไปเพิ่มพลังงานศักย์ของปฏิกิริยาของโมเลกุลเป็นหลัก
5) พลังงานภายในร่างกายสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการให้ความร้อนในปริมาณหนึ่งเท่านั้น

12. ตารางแสดงผลการวัดมวล ​\(m \) ​ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ​\(\Delta t \) ​ และปริมาณความร้อน ​\(Q \) ​ ที่ปล่อยออกมาระหว่างการหล่อเย็นของกระบอกสูบที่ทำจากทองแดงหรือ อลูมิเนียม

ข้อความใดสอดคล้องกับผลการทดสอบ เลือกสองรายการที่ถูกต้องจากรายการที่ให้ไว้ ระบุหมายเลขของพวกเขา จากการวัดที่ดำเนินการ เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำความเย็น

1) ขึ้นอยู่กับสารที่ใช้ทำกระบอกสูบ
2) ไม่ขึ้นอยู่กับสารที่ใช้ทำกระบอกสูบ
3) เพิ่มขึ้นตามมวลที่เพิ่มขึ้นของกระบอกสูบ
4) เพิ่มขึ้นตามความแตกต่างของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
5) ความจุความร้อนจำเพาะของอะลูมิเนียมมากกว่าความจุความร้อนจำเพาะของดีบุก 4 เท่า

ตอนที่ 2

C1.ร่างกายที่มีน้ำหนัก 2 กก. วางอยู่ในเตาอบขนาด 2 กิโลวัตต์แล้วอุ่น รูปแสดงการพึ่งพาอุณหภูมิ ​\(t \) ​ ​ของวัตถุนี้กับเวลาทำความร้อน ​\(\tau \) ความจุความร้อนจำเพาะของสารคืออะไร?

1) 400 J/(กก. °C)
2) 200 J/(กก. °C)
3) 40 J/(กก. °C)
4) 20 J/(กก. °C)

คำตอบ

แลกเปลี่ยนความร้อน

1. การถ่ายเทความร้อน

การแลกเปลี่ยนความร้อนหรือการถ่ายเทความร้อนเป็นกระบวนการถ่ายเทพลังงานภายในร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่งโดยไม่ต้องทำงาน

การถ่ายเทความร้อนมีสามประเภท

1) การนำความร้อนคือ การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างวัตถุที่สัมผัสโดยตรง

2) การพาความร้อนคือ การถ่ายเทความร้อนโดยที่ความร้อนถูกถ่ายเทโดยก๊าซหรือการไหลของของเหลว

3) รังสีเป็นการถ่ายเทความร้อนด้วยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

2. ปริมาณความร้อน

ปริมาณความร้อนเป็นตัววัดการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในร่างกายระหว่างการแลกเปลี่ยนความร้อน เขียนแทนด้วยตัวอักษร คิว.

หน่วยวัดปริมาณความร้อน = 1 J

ปริมาณความร้อนที่ร่างกายได้รับจากอีกร่างหนึ่งซึ่งเป็นผลมาจากการถ่ายเทความร้อนสามารถใช้กับการเพิ่มอุณหภูมิ (การเพิ่มพลังงานจลน์ของโมเลกุล) หรือการเปลี่ยนแปลงสถานะของการรวมกลุ่ม (การเพิ่มพลังงานศักย์)

3. ความจุความร้อนจำเพาะของสาร

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าปริมาณความร้อนที่ต้องการเพื่อให้ความร้อนแก่ร่างกายมวล m จากอุณหภูมิ T 1 ถึงอุณหภูมิ T 2 เป็นสัดส่วนกับมวลกาย m และความแตกต่างของอุณหภูมิ (T 2 - T 1) กล่าวคือ

คิว = ซม(T 2 - T 1 ) = กับมΔ ที,

กับเรียกว่าความจุความร้อนจำเพาะของสารในร่างกายที่ให้ความร้อน

ความจุความร้อนจำเพาะของสารเท่ากับปริมาณความร้อนที่ต้องให้สาร 1 กิโลกรัมเพื่อให้ความร้อน 1 K

หน่วยความจุความร้อนจำเพาะ =

ค่าความจุความร้อนของสารต่างๆ สามารถพบได้ในตารางทางกายภาพ

ปริมาณความร้อน Q เท่ากันจะถูกปล่อยออกมาเมื่อร่างกายเย็นลงโดย ΔT

4. ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเปลี่ยนของเหลวให้เป็นไอนั้นแปรผันตามมวลของของเหลว กล่าวคือ

คิว = หืม,

สัมประสิทธิ์สัดส่วนอยู่ที่ไหน หลี่เรียกว่าความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอมีค่าเท่ากับปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเปลี่ยนของเหลว 1 กิโลกรัมที่จุดเดือดเป็นไอน้ำ

หน่วยวัดความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ

ในกระบวนการย้อนกลับ การควบแน่นของไอน้ำ ความร้อนจะถูกปล่อยออกในปริมาณเดียวกับที่ใช้ในการทำให้กลายเป็นไอ

5. ความร้อนจำเพาะของการหลอมเหลว

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเปลี่ยนของแข็งให้เป็นของเหลวนั้นเป็นสัดส่วนกับมวลของร่างกาย กล่าวคือ

คิว = λ ม,

โดยที่สัมประสิทธิ์สัดส่วน λ เรียกว่าความร้อนจำเพาะของการหลอมรวม

ความร้อนจำเพาะของการหลอมรวมเท่ากับปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเปลี่ยนวัตถุแข็งที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัมให้เป็นของเหลวที่จุดหลอมเหลว

หน่วยวัดความร้อนจำเพาะของการหลอมรวม

ในกระบวนการย้อนกลับ การตกผลึกของของเหลว ความร้อนจะถูกปล่อยออกมาในปริมาณเดียวกับที่ใช้ในการหลอมเหลว

6. ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่สมบูรณ์นั้นเป็นสัดส่วนกับมวลของเชื้อเพลิง กล่าวคือ

คิว = qม,

โดยที่ปัจจัยสัดส่วน q เรียกว่าความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้

ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เท่ากับปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง 1 กิโลกรัมโดยสมบูรณ์

หน่วยวัดความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้

7. สมการสมดุลความร้อน

ร่างกายตั้งแต่สองคนขึ้นไปมีส่วนร่วมในการแลกเปลี่ยนความร้อน ร่างกายบางส่วนให้ความร้อนในขณะที่ร่างกายบางส่วนได้รับ การถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นจนกว่าอุณหภูมิของร่างกายจะเท่ากัน ตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาเท่ากับปริมาณที่ได้รับ บนพื้นฐานนี้มีการเขียนสมการสมดุลความร้อน

ขอ​พิจารณา​ตัว​อย่าง.

วัตถุมวล m 1 ซึ่งมีความจุความร้อนเท่ากับ c 1 มีอุณหภูมิ T 1 และวัตถุมวล m 2 ซึ่งมีความจุความร้อนเท่ากับ c 2 มีอุณหภูมิ T 2 นอกจากนี้ T 1 มากกว่า T 2 ร่างกายเหล่านี้ถูกสัมผัส ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าร่างกายที่เย็น (m 2) เริ่มร้อนขึ้น และร่างกายที่ร้อน (m 1) เริ่มเย็นลง นี่แสดงให้เห็นว่าพลังงานภายในส่วนหนึ่งของร่างกายที่ร้อนถูกถ่ายโอนไปยังพลังงานที่เย็น และอุณหภูมิก็จะลดลง ให้เราแสดงอุณหภูมิรวมสุดท้ายโดย θ

ปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทจากร่างกายที่ร้อนไปสู่ความเย็น

คิว โอนแล้ว. = ค 1 ม 1 (T 1 – θ )

ปริมาณความร้อนที่ร่างกายเย็นได้รับจากตัวร้อน

คิว ได้รับ. = ค 2 ม 2 (θ – ตู่ 2 )

ตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน คิว โอนแล้ว. = คิว ได้รับ., เช่น.

ค 1 ม 1 (T 1 – θ )= ค 2 ม 2 (θ – ตู่ 2 )

ให้เราเปิดวงเล็บและแสดงค่าของอุณหภูมิรวมของสภาวะคงตัว θ

ค่าอุณหภูมิ θ ในกรณีนี้จะได้เป็นเคลวิน

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากในนิพจน์สำหรับ Q ผ่าน และได้รับ Q หากมีความแตกต่างระหว่างสองอุณหภูมิ และมีค่าเท่ากันทั้งเคลวินและองศาเซลเซียส การคำนวณสามารถทำได้ในหน่วยองศาเซลเซียส แล้ว

ในกรณีนี้ จะได้ค่าอุณหภูมิ θ เป็นองศาเซลเซียส

ความเท่าเทียมกันของอุณหภูมิอันเป็นผลมาจากการนำความร้อนสามารถอธิบายได้บนพื้นฐานของทฤษฎีจลนพลศาสตร์ของโมเลกุลเป็นการแลกเปลี่ยนพลังงานจลน์ระหว่างโมเลกุลระหว่างการชนกันในกระบวนการเคลื่อนที่แบบโกลาหลด้วยความร้อน

ตัวอย่างนี้สามารถแสดงด้วยกราฟได้

ในบทนี้ เราจะเรียนรู้วิธีคำนวณปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการให้ความร้อนแก่ร่างกายหรือปล่อยความร้อนเมื่อเย็นลง ในการทำเช่นนี้เราจะสรุปความรู้ที่ได้รับในบทเรียนก่อนหน้านี้

นอกจากนี้ เราจะได้เรียนรู้วิธีใช้สูตรสำหรับปริมาณความร้อนเพื่อแสดงปริมาณที่เหลือจากสูตรนี้และคำนวณหาปริมาณความร้อนอื่นๆ ตัวอย่างปัญหาในการแก้ปัญหาการคำนวณปริมาณความร้อนจะได้รับการพิจารณาด้วย

บทเรียนนี้มีเนื้อหาเกี่ยวกับการคำนวณปริมาณความร้อนเมื่อร่างกายได้รับความร้อนหรือปล่อยเมื่อเย็นลง

ความสามารถในการคำนวณปริมาณความร้อนที่ต้องการมีความสำคัญมาก อาจจำเป็น ตัวอย่างเช่น เมื่อคำนวณปริมาณความร้อนที่ต้องจ่ายให้กับน้ำเพื่อให้ความร้อนแก่ห้อง

ข้าว. 1. ปริมาณความร้อนที่ต้องรายงานไปยังน้ำเพื่อให้ความร้อนแก่ห้อง

หรือคำนวณปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาเมื่อเชื้อเพลิงถูกเผาไหม้ในเครื่องยนต์ต่างๆ:

ข้าว. 2. ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาเมื่อเชื้อเพลิงเผาไหม้ในเครื่องยนต์

นอกจากนี้ ความรู้นี้จำเป็น เช่น เพื่อกำหนดปริมาณความร้อนที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมาและกระทบพื้นโลก:

ข้าว. 3. ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์และตกลงสู่พื้นโลก

ในการคำนวณปริมาณความร้อน คุณจำเป็นต้องรู้สามสิ่ง (รูปที่ 4):

• น้ำหนักตัว (ซึ่งปกติสามารถวัดได้ด้วยมาตราส่วน);
• ความแตกต่างของอุณหภูมิที่จำเป็นในการให้ความร้อนแก่ร่างกายหรือทำให้เย็นลง (โดยปกติวัดด้วยเทอร์โมมิเตอร์)
• ความจุความร้อนจำเพาะของร่างกาย (ซึ่งสามารถกำหนดได้จากตาราง)

ข้าว. 4. สิ่งที่คุณต้องรู้เพื่อตัดสิน

สูตรคำนวณปริมาณความร้อนมีดังนี้

สูตรนี้มีปริมาณดังต่อไปนี้:

ปริมาณความร้อน วัดเป็นจูล (J);

ความจุความร้อนจำเพาะของสาร วัดเป็น

- ความแตกต่างของอุณหภูมิ วัดเป็นองศาเซลเซียส ()

พิจารณาปัญหาการคำนวณปริมาณความร้อน

งาน

แก้วทองแดงที่มีมวลกรัมบรรจุน้ำที่มีปริมาตรหนึ่งลิตรที่อุณหภูมิ . แก้วน้ำต้องถ่ายเทความร้อนเท่าไรถึงจะมีอุณหภูมิเท่ากับ ?

ข้าว. 5. ภาพประกอบของสภาพของปัญหา

ขั้นแรก เราเขียนเงื่อนไขสั้น ๆ ( ที่ให้ไว้) และแปลงปริมาณทั้งหมดเป็นระบบสากล (SI)

การตัดสินใจ:

ขั้นแรก กำหนดปริมาณอื่นๆ ที่เราต้องการเพื่อแก้ปัญหานี้ ตามตารางความจุความร้อนจำเพาะ (ตารางที่ 1) เราพบ (ความจุความร้อนจำเพาะของทองแดง เนื่องจากแก้วเป็นทองแดงตามเงื่อนไข) (ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ เนื่องจากโดยเงื่อนไขจะมีน้ำอยู่ในแก้ว) นอกจากนี้ เรารู้ว่าในการคำนวณปริมาณความร้อน เราต้องการมวลน้ำ โดยเงื่อนไข เราได้รับเฉพาะปริมาณ ดังนั้นเราจึงนำความหนาแน่นของน้ำจากตาราง: (ตารางที่ 2)

แท็บ 1. ความจุความร้อนจำเพาะของสารบางชนิด

แท็บ 2. ความหนาแน่นของของเหลวบางชนิด

ตอนนี้เรามีทุกอย่างที่เราต้องการเพื่อแก้ปัญหานี้

โปรดทราบว่าปริมาณความร้อนทั้งหมดจะประกอบด้วยผลรวมของปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนแก่แก้วทองแดงและปริมาณความร้อนที่ต้องใช้เพื่อให้ความร้อนแก่น้ำในแก้ว:

ก่อนอื่นเราคำนวณปริมาณความร้อนที่ต้องการเพื่อให้ความร้อนแก่แก้วทองแดง:

ก่อนคำนวณปริมาณความร้อนที่จำเป็นสำหรับการทำน้ำร้อน เราคำนวณมวลของน้ำโดยใช้สูตรที่เราคุ้นเคยตั้งแต่เกรด 7:

ตอนนี้เราสามารถคำนวณ:

จากนั้นเราสามารถคำนวณ:

จำได้ว่ามันหมายถึงอะไร: กิโลจูล คำนำหน้า "กิโล" หมายถึง .

ตอบ:.

เพื่อความสะดวกในการแก้ปัญหาในการค้นหาปริมาณความร้อน (หรือที่เรียกว่าปัญหาโดยตรง) และปริมาณที่เกี่ยวข้องกับแนวคิดนี้ คุณสามารถใช้ตารางต่อไปนี้