Υπολογισμός της κατά προσέγγιση απαιτούμενης ποσότητας θερμότητας. Ο τύπος για την ποσότητα της θερμότητας

Στην πράξη, χρησιμοποιούνται συχνά θερμικοί υπολογισμοί. Για παράδειγμα, κατά την κατασκευή κτιρίων, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη πόση θερμότητα πρέπει να δώσει ολόκληρο το σύστημα θέρμανσης στο κτίριο. Θα πρέπει επίσης να γνωρίζετε πόση θερμότητα θα πάει στον περιβάλλοντα χώρο μέσα από παράθυρα, τοίχους, πόρτες.

Θα δείξουμε με παραδείγματα πώς να πραγματοποιήσουμε τους απλούστερους υπολογισμούς.

Επομένως, πρέπει να μάθετε πόση θερμότητα έλαβε το χάλκινο μέρος όταν θερμάνθηκε. Η μάζα του είναι 2 κιλά και η θερμοκρασία αυξήθηκε από 20 σε 280 °C. Αρχικά, σύμφωνα με τον Πίνακα 1, προσδιορίζουμε την ειδική θερμοχωρητικότητα του χαλκού με m = 400 J / kg ° C). Αυτό σημαίνει ότι χρειάζονται 400 J για να θερμανθεί ένα χάλκινο εξάρτημα βάρους 1 kg κατά 1 ° C. Για να θερμάνετε ένα χάλκινο μέρος βάρους 2 kg κατά 1 ° C, χρειάζεστε 2 φορές περισσότερη θερμότητα - 800 J. Η θερμοκρασία του χάλκινου τμήματος πρέπει να αυξηθεί κατά περισσότερο από 1 ° C και κατά 260 ° C, σημαίνει ότι θα απαιτηθεί 260 φορές περισσότερη θερμότητα, δηλαδή 800 J 260 \u003d 208.000 J.

Αν υποδηλώσουμε τη μάζα m, τη διαφορά μεταξύ της τελικής (t 2) και της αρχικής (t 1) θερμοκρασίας - t 2 - t 1, παίρνουμε έναν τύπο για τον υπολογισμό της ποσότητας θερμότητας:

Q \u003d cm (t 2 - t 1).

Παράδειγμα 1. Ένα σιδερένιο καζάνι μάζας 5 κιλών γεμίζεται με νερό μάζας 10 κιλών. Πόση θερμότητα πρέπει να μεταφερθεί στο λέβητα με νερό για να αλλάξει η θερμοκρασία τους από 10 σε 100 °C;

Κατά την επίλυση του προβλήματος, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι και τα δύο σώματα - τόσο ο λέβητας όσο και το νερό - θα θερμανθούν μαζί. Πραγματοποιείται ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ τους. Οι θερμοκρασίες τους μπορούν να θεωρηθούν ίδιες, δηλαδή η θερμοκρασία του λέβητα και του νερού αλλάζει κατά 100 °C - 10 °C = 90 °C. Αλλά οι ποσότητες θερμότητας που λαμβάνει ο λέβητας και το νερό δεν θα είναι ίδιες. Εξάλλου, οι μάζες και οι ειδικές θερμικές ικανότητές τους είναι διαφορετικές.

Θέρμανση νερού σε βραστήρα

Παράδειγμα 2. Μικτό νερό βάρους 0,8 kg, θερμοκρασίας 25 ° C και νερό θερμοκρασίας 100 ° C, βάρους 0,2 kg. Η θερμοκρασία του προκύπτοντος μίγματος μετρήθηκε και βρέθηκε ότι είναι 40°C. Υπολογίστε πόση θερμότητα έβγαζε το ζεστό νερό όταν ψύχθηκε και πόση λάμβανε το κρύο όταν θερμάνθηκε. Συγκρίνετε αυτές τις ποσότητες θερμότητας.

Ας γράψουμε την κατάσταση του προβλήματος και ας το λύσουμε.

Βλέπουμε ότι η ποσότητα της θερμότητας που εκπέμπεται από το ζεστό νερό και η ποσότητα της θερμότητας που δέχεται το κρύο νερό είναι ίσες μεταξύ τους. Αυτό δεν είναι τυχαίο αποτέλεσμα. Η εμπειρία δείχνει ότι εάν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ των σωμάτων, τότε η εσωτερική ενέργεια όλων των θερμαντικών σωμάτων αυξάνεται όσο μειώνεται η εσωτερική ενέργεια των σωμάτων ψύξης.

Κατά τη διεξαγωγή πειραμάτων, συνήθως αποδεικνύεται ότι η ενέργεια που εκπέμπεται από το ζεστό νερό είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια που λαμβάνεται από το κρύο νερό. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι μέρος της ενέργειας μεταφέρεται στον περιβάλλοντα αέρα και μέρος της ενέργειας μεταφέρεται στο δοχείο στο οποίο αναμειγνύεται το νερό. Η ισότητα της δεδομένης και της λαμβανόμενης ενέργειας θα είναι όσο πιο ακριβής, τόσο λιγότερη απώλεια ενέργειας επιτρέπεται στο πείραμα. Εάν υπολογίσετε και λάβετε υπόψη αυτές τις απώλειες, τότε η ισότητα θα είναι ακριβής.

Ερωτήσεις

1. Τι πρέπει να γνωρίζετε για να υπολογίσετε την ποσότητα θερμότητας που δέχεται το σώμα όταν θερμαίνεται;
2. Εξηγήστε με ένα παράδειγμα πώς υπολογίζεται η ποσότητα θερμότητας που μεταδίδεται σε ένα σώμα όταν θερμαίνεται ή απελευθερώνεται όταν ψύχεται.
3. Γράψτε έναν τύπο για να υπολογίσετε την ποσότητα της θερμότητας.
4. Τι συμπέρασμα μπορεί να εξαχθεί από την εμπειρία της ανάμειξης κρύου και ζεστού νερού; Γιατί αυτές οι ενέργειες δεν είναι ίδιες στην πράξη;

Άσκηση 8

1. Πόση θερμότητα απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία 0,1 kg νερού κατά 1°C;
2. Υπολογίστε την ποσότητα της θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση: α) ένα χυτοσίδηρο βάρους 1,5 kg για να αλλάξει η θερμοκρασία του κατά 200 °C. β) ένα κουτάλι αλουμινίου βάρους 50 g από 20 έως 90 °C. γ) τζάκι από τούβλα βάρους 2 τόνων από 10 έως 40 °C.
3. Ποια είναι η ποσότητα της θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την ψύξη του νερού, ο όγκος του οποίου είναι 20 λίτρα, εάν η θερμοκρασία αλλάξει από 100 σε 50 °C;

Όπως γνωρίζετε, κατά τη διάρκεια διαφόρων μηχανικών διεργασιών, εμφανίζεται μια αλλαγή στη μηχανική ενέργεια. Το μέτρο της μεταβολής της μηχανικής ενέργειας είναι το έργο των δυνάμεων που εφαρμόζονται στο σύστημα:

Κατά τη μεταφορά θερμότητας, εμφανίζεται μια αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια του σώματος. Το μέτρο της μεταβολής της εσωτερικής ενέργειας κατά τη μεταφορά θερμότητας είναι η ποσότητα της θερμότητας.

Ποσότητα θερμότηταςείναι ένα μέτρο της αλλαγής της εσωτερικής ενέργειας που λαμβάνει (ή εκχωρεί) το σώμα κατά τη διαδικασία μεταφοράς θερμότητας.

Έτσι, τόσο το έργο όσο και η ποσότητα της θερμότητας χαρακτηρίζουν την αλλαγή της ενέργειας, αλλά δεν είναι πανομοιότυπα με την ενέργεια. Δεν χαρακτηρίζουν την κατάσταση του ίδιου του συστήματος, αλλά καθορίζουν τη διαδικασία μεταφοράς ενέργειας από τη μια μορφή στην άλλη (από το ένα σώμα στο άλλο) όταν η κατάσταση αλλάζει και ουσιαστικά εξαρτώνται από τη φύση της διαδικασίας.

Η κύρια διαφορά μεταξύ εργασίας και ποσότητας θερμότητας είναι ότι η εργασία χαρακτηρίζει τη διαδικασία αλλαγής της εσωτερικής ενέργειας του συστήματος, που συνοδεύεται από τη μετατροπή της ενέργειας από τον έναν τύπο στον άλλο (από μηχανική σε εσωτερική). Η ποσότητα θερμότητας χαρακτηρίζει τη διαδικασία μεταφοράς της εσωτερικής ενέργειας από το ένα σώμα στο άλλο (από περισσότερο θερμαινόμενο σε λιγότερο θερμαινόμενο), που δεν συνοδεύεται από μετασχηματισμούς ενέργειας.

Η εμπειρία δείχνει ότι η ποσότητα της θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση ενός σώματος μάζας m από θερμοκρασία σε θερμοκρασία υπολογίζεται από τον τύπο

όπου c είναι η ειδική θερμοχωρητικότητα της ουσίας.

Η μονάδα SI ειδικής θερμότητας είναι το joule ανά χιλιόγραμμο-Kelvin (J/(kg K)).

Ειδική θερμότηταΤο c είναι αριθμητικά ίσο με την ποσότητα θερμότητας που πρέπει να μεταδοθεί σε ένα σώμα μάζας 1 kg για να θερμανθεί κατά 1 K.

ΘερμοχωρητικότηταΤο σώμα είναι αριθμητικά ίσο με την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αλλάξει η θερμοκρασία του σώματος κατά 1 K:

Η μονάδα SI θερμοχωρητικότητας ενός σώματος είναι το joule ανά Kelvin (J/K).

Για να μετατραπεί ένα υγρό σε ατμό σε σταθερή θερμοκρασία, η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται είναι

όπου L είναι η ειδική θερμότητα της εξάτμισης. Όταν ο ατμός συμπυκνώνεται, απελευθερώνεται η ίδια ποσότητα θερμότητας.

Για να λιώσει ένα κρυσταλλικό σώμα μάζας m στο σημείο τήξης, είναι απαραίτητο να ενημερώσετε το σώμα για την ποσότητα της θερμότητας

πού είναι η ειδική θερμότητα σύντηξης. Κατά την κρυστάλλωση ενός σώματος απελευθερώνεται η ίδια ποσότητα θερμότητας.

Η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση καυσίμου μάζας m,

όπου q είναι η ειδική θερμότητα της καύσης.

Η μονάδα SI των ειδικών θερμοτήτων εξάτμισης, τήξης και καύσης είναι joule ανά χιλιόγραμμο (J/kg).

« Φυσική - 10η τάξη "

Σε ποιες διαδικασίες λαμβάνει χώρα ο αθροιστικός μετασχηματισμός της ύλης;
Πώς μπορεί να αλλάξει η κατάσταση της ύλης;

Μπορείτε να αλλάξετε την εσωτερική ενέργεια οποιουδήποτε σώματος κάνοντας εργασία, θερμαίνοντας ή, αντίθετα, ψύχοντάς το.
Έτσι, κατά τη σφυρηλάτηση ενός μετάλλου, γίνεται δουλειά και θερμαίνεται, ενώ ταυτόχρονα το μέταλλο μπορεί να θερμανθεί πάνω από φλόγα που καίει.

Επίσης, εάν το έμβολο είναι σταθερό (Εικ. 13.5), τότε ο όγκος του αερίου δεν αλλάζει όταν θερμαίνεται και δεν γίνεται καμία εργασία. Αλλά η θερμοκρασία του αερίου, και επομένως η εσωτερική του ενέργεια, αυξάνεται.

Η εσωτερική ενέργεια μπορεί να αυξηθεί και να μειωθεί, επομένως η ποσότητα της θερμότητας μπορεί να είναι θετική ή αρνητική.

Η διαδικασία μεταφοράς ενέργειας από το ένα σώμα στο άλλο χωρίς να γίνει εργασία ονομάζεται ανταλλαγή θερμότητας.

Το ποσοτικό μέτρο της μεταβολής της εσωτερικής ενέργειας κατά τη μεταφορά θερμότητας ονομάζεται ποσότητα θερμότητας.

Μοριακή εικόνα μεταφοράς θερμότητας.

Κατά τη διάρκεια της ανταλλαγής θερμότητας στα όρια μεταξύ των σωμάτων, τα αργά κινούμενα μόρια ενός ψυχρού σώματος αλληλεπιδρούν με τα γρήγορα κινούμενα μόρια ενός θερμού σώματος. Ως αποτέλεσμα, οι κινητικές ενέργειες των μορίων εξισώνονται και οι ταχύτητες των μορίων ενός ψυχρού σώματος αυξάνονται, ενώ αυτές ενός θερμού σώματος μειώνονται.

Κατά τη διάρκεια της ανταλλαγής θερμότητας, δεν υπάρχει μετατροπή ενέργειας από τη μια μορφή στην άλλη· μέρος της εσωτερικής ενέργειας ενός θερμότερου σώματος μεταφέρεται σε ένα λιγότερο θερμαινόμενο σώμα.

Η ποσότητα της θερμότητας και η θερμοχωρητικότητα.

Γνωρίζετε ήδη ότι για να θερμάνετε ένα σώμα με μάζα m από τη θερμοκρασία t 1 στη θερμοκρασία t 2, είναι απαραίτητο να μεταφέρετε σε αυτό την ποσότητα θερμότητας:

Q \u003d cm (t 2 - t 1) \u003d cm Δt. (13.5)

Όταν το σώμα κρυώσει, η τελική του θερμοκρασία t 2 αποδεικνύεται μικρότερη από την αρχική θερμοκρασία t 1 και η ποσότητα θερμότητας που εκπέμπεται από το σώμα είναι αρνητική.

Ο συντελεστής c στον τύπο (13,5) ονομάζεται ειδική θερμοχωρητικότηταουσίες.

Ειδική θερμότητα- αυτή είναι μια τιμή αριθμητικά ίση με την ποσότητα θερμότητας που λαμβάνει ή εκπέμπει μια ουσία με μάζα 1 kg όταν η θερμοκρασία της αλλάζει κατά 1 K.

Η ειδική θερμοχωρητικότητα των αερίων εξαρτάται από τη διαδικασία με την οποία μεταφέρεται η θερμότητα. Εάν θερμαίνετε ένα αέριο σε σταθερή πίεση, αυτό θα διασταλεί και θα λειτουργήσει. Για να θερμανθεί ένα αέριο κατά 1 °C σε σταθερή πίεση, χρειάζεται να μεταφέρει περισσότερη θερμότητα παρά να το θερμάνει σε σταθερό όγκο, όταν το αέριο θα θερμανθεί μόνο.

Τα υγρά και τα στερεά διαστέλλονται ελαφρώς όταν θερμαίνονται. Οι ειδικές θερμικές ικανότητές τους σε σταθερό όγκο και σταθερή πίεση διαφέρουν ελάχιστα.

Ειδική θερμότητα εξάτμισης.

Για να μετατρέψετε ένα υγρό σε ατμό κατά τη διάρκεια της διαδικασίας βρασμού, είναι απαραίτητο να μεταφέρετε μια συγκεκριμένη ποσότητα θερμότητας σε αυτό. Η θερμοκρασία ενός υγρού δεν αλλάζει όταν βράζει. Η μετατροπή του υγρού σε ατμό σε σταθερή θερμοκρασία δεν οδηγεί σε αύξηση της κινητικής ενέργειας των μορίων, αλλά συνοδεύεται από αύξηση της δυναμικής ενέργειας της αλληλεπίδρασής τους. Εξάλλου, η μέση απόσταση μεταξύ μορίων αερίου είναι πολύ μεγαλύτερη από ό,τι μεταξύ μορίων υγρού.

Η τιμή αριθμητικά ίση με την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη μετατροπή ενός υγρού 1 kg σε ατμό σε σταθερή θερμοκρασία ονομάζεται ειδική θερμότητα εξάτμισης.

Η διαδικασία της εξάτμισης του υγρού συμβαίνει σε οποιαδήποτε θερμοκρασία, ενώ τα πιο γρήγορα μόρια εγκαταλείπουν το υγρό και αυτό ψύχεται κατά την εξάτμιση. Η ειδική θερμότητα της εξάτμισης είναι ίση με την ειδική θερμότητα της εξάτμισης.

Αυτή η τιμή συμβολίζεται με το γράμμα r και εκφράζεται σε τζάουλ ανά κιλό (J / kg).

Η ειδική θερμότητα εξάτμισης του νερού είναι πολύ υψηλή: r H20 = 2,256 10 6 J/kg σε θερμοκρασία 100 °C. Σε άλλα υγρά, όπως αλκοόλη, αιθέρας, υδράργυρος, κηροζίνη, η ειδική θερμότητα εξάτμισης είναι 3-10 φορές μικρότερη από αυτή του νερού.

Για να μετατραπεί ένα υγρό μάζας m σε ατμό, απαιτείται ποσότητα θερμότητας ίση με:

Q p \u003d rm. (13.6)

Όταν ο ατμός συμπυκνώνεται, απελευθερώνεται η ίδια ποσότητα θερμότητας:

Q k \u003d -rm. (13.7)

Ειδική θερμότητα σύντηξης.

Όταν ένα κρυσταλλικό σώμα λιώνει, όλη η θερμότητα που παρέχεται σε αυτό πηγαίνει για να αυξήσει τη δυναμική ενέργεια αλληλεπίδρασης των μορίων. Η κινητική ενέργεια των μορίων δεν αλλάζει, αφού η τήξη γίνεται σε σταθερή θερμοκρασία.

Η τιμή αριθμητικά ίση με την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη μετατροπή μιας κρυσταλλικής ουσίας βάρους 1 kg σε σημείο τήξης σε υγρό ονομάζεται ειδική θερμότητα σύντηξηςκαι συμβολίζονται με το γράμμα λ.

Κατά την κρυστάλλωση μιας ουσίας με μάζα 1 kg, απελευθερώνεται ακριβώς η ίδια ποσότητα θερμότητας που απορροφάται κατά την τήξη.

Η ειδική θερμότητα τήξης του πάγου είναι μάλλον υψηλή: 3,34 10 5 J/kg.

«Αν ο πάγος δεν είχε υψηλή θερμότητα σύντηξης, τότε την άνοιξη ολόκληρη η μάζα του πάγου θα έπρεπε να λιώσει μέσα σε λίγα λεπτά ή δευτερόλεπτα, αφού η θερμότητα μεταφέρεται συνεχώς στον πάγο από τον αέρα. Οι συνέπειες αυτού θα ήταν τρομερές. Γιατί ακόμη και κάτω από την παρούσα κατάσταση, μεγάλες πλημμύρες και μεγάλοι χείμαρροι νερού προκύπτουν από το λιώσιμο μεγάλων μαζών πάγου ή χιονιού». R. Black, 18ος αιώνας

Για να λιώσει ένα κρυσταλλικό σώμα μάζας m, απαιτείται ποσότητα θερμότητας ίση με:

Qpl \u003d λm. (13.8)

Η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την κρυστάλλωση του σώματος είναι ίση με:

Q cr = -λm (13,9)

Εξίσωση ισοζυγίου θερμότητας.

Εξετάστε την ανταλλαγή θερμότητας μέσα σε ένα σύστημα που αποτελείται από πολλά σώματα που αρχικά είχαν διαφορετικές θερμοκρασίες, για παράδειγμα, ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ του νερού σε ένα δοχείο και μιας καυτής σιδερένιας μπάλας που χαμηλώθηκε στο νερό. Σύμφωνα με το νόμο της διατήρησης της ενέργειας, η ποσότητα θερμότητας που εκπέμπεται από ένα σώμα είναι αριθμητικά ίση με την ποσότητα θερμότητας που λαμβάνει ένα άλλο.

Η δεδομένη ποσότητα θερμότητας θεωρείται αρνητική, η λαμβανόμενη ποσότητα θερμότητας θεωρείται θετική. Επομένως, η συνολική ποσότητα θερμότητας Q1 + Q2 = 0.

Εάν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ πολλών σωμάτων σε ένα απομονωμένο σύστημα, τότε

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

Καλείται η εξίσωση (13.10). εξίσωση ισορροπίας θερμότητας.

Εδώ Q 1 Q 2 , Q 3 - η ποσότητα θερμότητας που λαμβάνεται ή εκχωρείται από τα σώματα. Αυτές οι ποσότητες θερμότητας εκφράζονται με τον τύπο (13.5) ή τους τύπους (13.6) - (13.9), εάν πραγματοποιηθούν διάφοροι μετασχηματισμοί φάσης της ουσίας κατά τη διαδικασία μεταφοράς θερμότητας (τήξη, κρυστάλλωση, εξάτμιση, συμπύκνωση).

Σε αυτό το μάθημα, θα μάθουμε πώς να υπολογίζουμε την ποσότητα της θερμότητας που χρειάζεται για να θερμανθεί ένα σώμα ή να το απελευθερώσει όταν κρυώσει. Για να γίνει αυτό, θα συνοψίσουμε τις γνώσεις που αποκτήθηκαν σε προηγούμενα μαθήματα.

Επιπλέον, θα μάθουμε πώς να χρησιμοποιούμε τον τύπο για την ποσότητα θερμότητας για να εκφράσουμε τις υπόλοιπες ποσότητες από αυτόν τον τύπο και να τις υπολογίσουμε, γνωρίζοντας άλλες ποσότητες. Θα εξεταστεί επίσης ένα παράδειγμα προβλήματος με λύση για τον υπολογισμό της ποσότητας θερμότητας.

Αυτό το μάθημα είναι αφιερωμένο στον υπολογισμό της ποσότητας θερμότητας όταν ένα σώμα θερμαίνεται ή απελευθερώνεται από αυτό όταν ψύχεται.

Η δυνατότητα υπολογισμού της απαιτούμενης ποσότητας θερμότητας είναι πολύ σημαντική. Αυτό μπορεί να είναι απαραίτητο, για παράδειγμα, κατά τον υπολογισμό της ποσότητας θερμότητας που πρέπει να μεταδοθεί στο νερό για τη θέρμανση ενός δωματίου.

Ρύζι. 1. Η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να αναφερθεί στο νερό για τη θέρμανση του δωματίου

Ή για να υπολογίσετε την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται όταν καίγεται καύσιμο σε διάφορους κινητήρες:

Ρύζι. 2. Η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται όταν καίγεται καύσιμο στον κινητήρα

Επίσης, αυτή η γνώση χρειάζεται, για παράδειγμα, για τον προσδιορισμό της ποσότητας θερμότητας που απελευθερώνεται από τον Ήλιο και χτυπά τη Γη:

Ρύζι. 3. Η ποσότητα θερμότητας που εκλύεται από τον Ήλιο και πέφτει στη Γη

Για να υπολογίσετε την ποσότητα της θερμότητας, πρέπει να γνωρίζετε τρία πράγματα (Εικ. 4):

• σωματικό βάρος (το οποίο συνήθως μπορεί να μετρηθεί με ζυγαριά).
• τη διαφορά θερμοκρασίας με την οποία είναι απαραίτητο να θερμανθεί το σώμα ή να το ψύξει (συνήθως μετριέται με θερμόμετρο).
• ειδική θερμοχωρητικότητα του σώματος (η οποία μπορεί να προσδιοριστεί από τον πίνακα).

Ρύζι. 4. Τι πρέπει να γνωρίζετε για να προσδιορίσετε

Ο τύπος για τον υπολογισμό της ποσότητας θερμότητας έχει ως εξής:

Αυτός ο τύπος περιέχει τις ακόλουθες ποσότητες:

Η ποσότητα θερμότητας, μετρημένη σε joules (J);

Η ειδική θερμοχωρητικότητα μιας ουσίας, μετρούμενη σε:

- διαφορά θερμοκρασίας, μετρημένη σε βαθμούς Κελσίου ().

Εξετάστε το πρόβλημα του υπολογισμού της ποσότητας θερμότητας.

Μια εργασία

Ένα χάλκινο ποτήρι με μάζα γραμμαρίων περιέχει νερό όγκου ενός λίτρου σε θερμοκρασία . Πόση θερμότητα πρέπει να μεταφερθεί σε ένα ποτήρι νερό ώστε η θερμοκρασία του να γίνει ίση με ;

Ρύζι. 5. Απεικόνιση της κατάστασης του προβλήματος

Αρχικά, γράφουμε μια σύντομη συνθήκη ( Δεδομένος) και να μετατρέψετε όλες τις ποσότητες στο διεθνές σύστημα (SI).

Δεδομένος:	ΣΙ
Εύρημα:

Λύση:

Πρώτα, καθορίστε ποιες άλλες ποσότητες χρειαζόμαστε για να λύσουμε αυτό το πρόβλημα. Σύμφωνα με τον πίνακα ειδικής θερμοχωρητικότητας (Πίνακας 1), βρίσκουμε (ειδική θερμοχωρητικότητα χαλκού, αφού κατά συνθήκη το γυαλί είναι χαλκός), (ειδική θερμοχωρητικότητα νερού, αφού κατά συνθήκη υπάρχει νερό στο ποτήρι). Επιπλέον, γνωρίζουμε ότι για να υπολογίσουμε την ποσότητα της θερμότητας, χρειαζόμαστε μια μάζα νερού. Κατά συνθήκη, μας δίνεται μόνο ο τόμος. Επομένως, παίρνουμε την πυκνότητα του νερού από τον πίνακα: (Πίνακας 2).

Αυτί. 1. Ειδική θερμοχωρητικότητα ορισμένων ουσιών,

Αυτί. 2. Πυκνότητες ορισμένων υγρών

Τώρα έχουμε όλα όσα χρειαζόμαστε για να λύσουμε αυτό το πρόβλημα.

Σημειώστε ότι η συνολική ποσότητα θερμότητας θα αποτελείται από το άθροισμα της ποσότητας θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση του χάλκινου γυαλιού και της ποσότητας θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση του νερού σε αυτό:

Αρχικά υπολογίζουμε την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση του χάλκινου γυαλιού:

Πριν υπολογίσουμε την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση του νερού, υπολογίζουμε τη μάζα του νερού χρησιμοποιώντας τον γνωστό σε εμάς τύπο από τον βαθμό 7:

Τώρα μπορούμε να υπολογίσουμε:

Τότε μπορούμε να υπολογίσουμε:

Θυμηθείτε τι σημαίνει: kilojoules. Το πρόθεμα «κιλό» σημαίνει .

Απάντηση:.

Για τη διευκόλυνση της επίλυσης προβλημάτων εύρεσης της ποσότητας θερμότητας (τα λεγόμενα άμεσα προβλήματα) και των ποσοτήτων που σχετίζονται με αυτήν την έννοια, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον παρακάτω πίνακα.

Επιθυμητή αξία	Ονομασία	Μονάδες	Βασική Φόρμουλα	Φόρμουλα για την ποσότητα
Ποσότητα θερμότητας