По какой формуле можно рассчитать количество теплоты
Перейти к содержимому

По какой формуле можно рассчитать количество теплоты

Количество теплоты в физике — формулы и определение с примерами

В чём причина изменения внутренней энергии макроскопического тела при теплообмене?

Теплообмен

Другим способом изменения внутренней энергии термодинамической системы является теплообмен.

Теплообмен — самопроизвольный процесс передачи внутренней энергии от тела с большей температурой телу с меньшей температурой без совершения работы.

Теплообмен между контактирующими телами называют теплопередачей. За счёт переданной при этом энергии увеличивается внутренняя энергия одного тела и уменьшается внутренняя энергия другого. Если, например, привести в соприкосновение два тела с разными температурами, то частицы более нагретого тела будут передавать часть своей кинетической энергии частицам менее нагретого тела. В результате внутренняя энергия одного тела уменьшается, а другого увеличивается.

Таким образом, при теплопередаче не происходит превращения энергии из одной формы в другую: часть внутренней энергии более нагретого тела передаётся менее нагретому.

Количество теплоты и удельная теплоёмкость

Количественной мерой энергии, сообщённой телу (или отданной им) в процессе теплообмена, является количество теплоты.

В СИ единицей количества теплоты Q является джоуль (Дж). Иногда для измерения количества теплоты используют внесистемную единицу — калорию Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Если процесс теплообмена не сопровождается изменением агрегатного состояния вещества, то

Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

где Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами— масса тела; Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами— разность температур в конце и в начале процесса теплообмена; с — удельная теплоёмкость вещества — физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое получает вещество массой 1 кг при увеличении его температуры на 1 К. Удельную теплоёмкость измеряют в джоулях, деленных на килограмм, кельвин Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Удельная теплоёмкость зависит от свойств данного вещества и, как показывает опыт, в достаточно большом интервале температур практически не изменяется. Однако удельная теплоёмкость газа зависит от того, при каком процессе (изобарном или изохорном) осуществляется теплообмен.

Интересно знать:

Физическая величина, равная произведению массы тела на удельную теплоёмкость вещества, носит название теплоёмкость тела. Обозначают теплоёмкость С и измеряют в джоулях, деленных на кельвин Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиТеплоёмкость в отличии от удельной теплоёмкости, является тепловой характеристикой тела, а не вещества.

Удельная теплота плавления

Физическую величину, численно равную количеству теплоты, необходимому для превращения кристаллического вещества массой 1 кг, взятого при температуре плавления, в жидкость той же температуры, называют удельной теплотой плавления Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиЭту величину измеряют в джоулях, делённых на килограмм Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиДля плавления тела массой Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамипредварительно нагретого до температуры плавления, ему необходимо сообщить количество теплоты Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиПри кристаллизации тела такое же количество теплоты выделяется: Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Удельная теплота парообразования

Физическую величину, численно равную количеству теплоты, которое необходимо передать жидкости массой 1 кг, находящейся при температуре кипения, для превращения её при постоянной температуре в пар, называют удельной теплотой парообразования L. Единицей измерения этой величины является джоуль, делённый на килограмм Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиКоличество теплоты, необходимое для превращения жидкости массой Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамипредварительно нагретой до температуры кипения, в пар, определяют по формуле Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиКонденсация пара сопровождается выделением количества теплоты Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Удельная теплота сгорания топлива

Физическую величину, численно равную количеству теплоты, выделяющемуся при полном сгорании топлива массой 1 кг, называют удельной теплотой сгорания Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамитоплива и измеряют в джоулях, делённых на килограмм Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиКоличество теплоты, выделившееся при полном сгорании некоторой массы Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамитоплива, определяют по формуле

Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Это количество теплоты передаётся телам, образующим термодинамическую систему, и по отношению к ним является положительной величиной.

Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Примеры решения задач

Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Пример №1

На рисунке 77 представлен график зависимости абсолютной температуры нагреваемого тела от переданного ему количества теплоты. Воспользовавшись таблицей на с. 84, определите вещество, из которого изготовлено тело, если его масса Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Решение:

Для того чтобы определить вещество, из которого изготовлено тело, найдём его удельную теплоёмкость с. Анализируя график, делаем вывод, что при нагревании тела от температуры Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамидо температуры Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиему было передано количество теплоты Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамикоторое можно рассчитать по формуле Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Следовательно, удельная теплоёмкость вещества Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами
Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами
Полученное значение удельной теплоёмкости соответствует олову.

Ответ: Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами— олово.

Пример №2

В налитую в сосуд воду, масса которой Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамии температура Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамидобавили некоторое количество льда при температуре Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиОпределите массу льда, если после достижения теплового равновесия температура содержимого сосуда Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиТеплоёмкостью сосуда и потерями тепла пренебречь. Удельная теплоёмкость воды Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамильда Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиудельная теплота плавления льдаКоличество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Решение:

Пренебрегая потерями энергии в окружающую среду, учитываем только обмен энергией между входящими в систему телами. Рассмотрим тепловые процессы, происходившие в системе:
1) нагревание льда от температуры Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамидо температуры плавления Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами
2) таяние льда: Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами
3) нагревание воды, появившейся при таянии льда, от температуры Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамидо температуры Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами
4) остывание тёплой воды массой Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиот температуры Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамидо температуры Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиСоставим уравнение теплового баланса: Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиили Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Откуда масса льда:
Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Ответ: Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Telegram и логотип telegram являются товарными знаками корпорации Telegram FZ-LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

По какой формуле можно рассчитать количество теплоты

Изменение внутренней энергии путём совершения работы характеризуется величиной работы, т.е. работа является мерой изменения внутренней энергии в данном процессе. Изменение внутренней энергии тела при теплопередаче характеризуется величиной, называемой количествоv теплоты.

Количество теплоты – это изменение внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения работы. Количество теплоты обозначают буквой Q.

Работа, внутренняя энергия и количество теплоты измеряются в одних и тех же единицах — джоулях (Дж), как и всякий вид энергии.

Количество теплоты

В тепловых измерениях в качестве единицы количества теплоты раньше использовалась особая единица энергии — калория (кал), равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия (точнее, от 19,5 до 20,5 °С). Данную единицу, в частности, используют в настоящее время при расчетах потребления тепла (тепловой энергии) в многоквартирных домах. Опытным путем установлен механический эквивалент теплоты — соотношение между калорией и джоулем: 1 кал = 4,2 Дж.

количество теплоты

При передаче телу некоторого количества теплоты без совершения работы его внутренняя энергия увеличивается, если тело отдаёт какое-то количество теплоты, то его внутренняя энергия уменьшается.

Если в два одинаковых сосуда налить в один 100 г воды, а в другой 400 г при одной и той же температуре и поставить их на одинаковые горелки, то раньше закипит вода в первом сосуде. Таким образом, чем больше масса тела, тем большее количество тепла требуется ему для нагревания. То же самое и с охлаждением.

Количество теплоты 2

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела зависит еще и от рода вещества, из которого это тело сделано. Эта зависимость количества теплоты, необходимого для нагревания тела, от рода вещества характеризуется физической величиной, называемой удельной теплоёмкостью вещества.

Удельная теплоёмкость

Удельная теплоёмкость – это физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества для нагревания его на 1 °С (или на 1 К). Такое же количество теплоты 1 кг вещества отдаёт при охлаждении на 1 °С.

Удельная теплоёмкость обозначается буквой с . Единицей удельной теплоёмкости является 1 Дж/кг °С или 1 Дж/кг °К.

Значения удельной теплоёмкости веществ определяют экспериментально. Жидкости имеют большую удельную теплоёмкость, чем металлы; самую большую удельную теплоёмкость имеет вода, очень маленькую удельную теплоёмкость имеет золото.

Поскольку кол-во теплоты равно изменению внутренней энергии тела, то можно сказать, что удельная теплоёмкость показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 °С. В частности, внутренняя энергия 1 кг свинца при его нагревании на 1 °С увеличивается на 140 Дж, а при охлаждении уменьшается на 140 Дж.

Количество теплоты Q, необходимое для нагревания тела массой m от температуры t1°С до температуры t2°С, равно произведению удельной теплоёмкости вещества, массы тела и разности конечной и начальной температур, т.е.

Q = c ∙ m (t2 — t1)

По этой же формуле вычисляется и количество теплоты, которое тело отдаёт при охлаждении. Только в этом случае от начальной температуры следует отнять конечную, т.е. от большего значения температуры отнять меньшее.

Удельная теплоёмкость

Это конспект по теме «Количество теплоты. Удельная теплоёмкость». Выберите дальнейшие действия:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *