مقدار گرما چگونه پیدا می شود؟ مقدار گرما

(یا انتقال حرارت).

ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده

ظرفیت گرماییمقدار گرمای جذب شده توسط بدن هنگامی که 1 درجه گرم می شود.

ظرفیت گرمایی بدن با حروف بزرگ لاتین نشان داده می شود با.

چه چیزی ظرفیت گرمایی بدن را تعیین می کند؟ اول از همه، از جرم آن. واضح است که گرم کردن مثلاً 1 کیلوگرم آب نسبت به گرم کردن 200 گرم نیاز به حرارت بیشتری دارد.

در مورد نوع ماده چطور؟ بیایید یک آزمایش انجام دهیم. بیایید دو ظرف یکسان را برداریم و با ریختن آب به وزن 400 گرم در یکی از آنها و روغن نباتی به وزن 400 گرم در دیگری ، شروع به گرم کردن آنها با کمک مشعل های یکسان می کنیم. با مشاهده قرائت دماسنج ها متوجه می شویم که روغن به سرعت گرم می شود. برای گرم کردن آب و روغن به یک دما، آب باید مدت بیشتری گرم شود. اما هر چه بیشتر آب را گرم کنیم، گرمای بیشتری از مشعل دریافت می کند.

بنابراین، برای گرم کردن یک جرم از مواد مختلف به یک دما، مقادیر متفاوتی از گرما مورد نیاز است. مقدار حرارت مورد نیاز برای گرم کردن یک جسم و در نتیجه ظرفیت گرمایی آن بستگی به نوع ماده ای دارد که این جسم از آن تشکیل شده است.

به عنوان مثال، برای افزایش دمای آب با جرم 1 کیلوگرم به میزان 1 درجه سانتیگراد، حرارتی معادل 4200 ژول لازم است و برای گرم کردن همان جرم روغن آفتابگردان به میزان 1 درجه سانتیگراد، مقداری از حرارت برابر با 1700 ژول مورد نیاز است.

کمیت فیزیکی که نشان می دهد چه مقدار گرما برای گرم کردن 1 کیلوگرم یک ماده در 1 ºС لازم است نامیده می شود. گرمای ویژهاین ماده

هر ماده ظرفیت گرمایی خاص خود را دارد که با حرف لاتین c نشان داده می شود و بر حسب ژول بر کیلوگرم درجه (J / (kg ° C) اندازه گیری می شود.

ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده در حالت های مختلف سنگدانه (جامد، مایع و گاز) متفاوت است. به عنوان مثال، ظرفیت گرمایی ویژه آب 4200 ژول / (کیلوگرم ºС) و ظرفیت گرمای ویژه یخ 2100 ژول / (کیلوگرم ºС) است. آلومینیوم در حالت جامد دارای ظرفیت گرمایی ویژه 920 ژول (کیلوگرم - درجه سانتیگراد) و در حالت مایع 1080 ژول بر (کیلوگرم - درجه سانتیگراد) است.

توجه داشته باشید که آب ظرفیت گرمایی ویژه بسیار بالایی دارد. بنابراین، آب دریاها و اقیانوس ها که در تابستان گرم می شود، مقدار زیادی گرما را از هوا جذب می کند. به همین دلیل، در مکان هایی که در نزدیکی آب های بزرگ قرار دارند، تابستان به اندازه مکان های دور از آب گرم نیست.

محاسبه مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن بدن یا آزاد شده توسط آن در هنگام خنک شدن.

با توجه به مطالب فوق، روشن است که مقدار گرمای لازم برای گرم کردن بدن به نوع ماده ای که بدن از آن تشکیل شده است (یعنی ظرفیت گرمایی ویژه آن) و به جرم بدن بستگی دارد. همچنین مشخص است که میزان گرما بستگی به این دارد که قرار است چند درجه دمای بدن را افزایش دهیم.

بنابراین، برای تعیین مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن بدن یا آزاد شده توسط آن در هنگام خنک شدن، باید گرمای ویژه بدن را در جرم آن و اختلاف بین دمای نهایی و اولیه آن ضرب کنید:

س = سانتی متر (تی 2 - تی 1 ) ,

جایی که س- مقدار گرما، جظرفیت گرمایی ویژه است، متر- جرم بدن ، تی 1 - دمای اولیه تی 2 دمای نهایی است.

وقتی بدن گرم می شود t 2 > تی 1 و از این رو س > 0 . وقتی بدن خنک شد t 2 و< تی 1 و از این رو س< 0 .

اگر ظرفیت گرمایی کل بدن مشخص باشد با, سبا فرمول تعیین می شود:

Q \u003d C (t 2 - تی 1 ) .

ظرفیت گرماییمقدار گرمای جذب شده توسط بدن هنگامی که 1 درجه گرم می شود.

ظرفیت گرمایی بدن با حروف بزرگ لاتین نشان داده می شود با.

چه چیزی ظرفیت گرمایی بدن را تعیین می کند؟ اول از همه، از جرم آن. واضح است که گرم کردن مثلاً 1 کیلوگرم آب نسبت به گرم کردن 200 گرم نیاز به حرارت بیشتری دارد.

در مورد نوع ماده چطور؟ بیایید یک آزمایش انجام دهیم. بیایید دو ظرف یکسان را برداریم و با ریختن آب به وزن 400 گرم در یکی از آنها و روغن نباتی به وزن 400 گرم در دیگری ، شروع به گرم کردن آنها با کمک مشعل های یکسان می کنیم. با مشاهده قرائت دماسنج ها متوجه می شویم که روغن به سرعت گرم می شود. برای گرم کردن آب و روغن به یک دما، آب باید مدت بیشتری گرم شود. اما هر چه بیشتر آب را گرم کنیم، گرمای بیشتری از مشعل دریافت می کند.

بنابراین، برای گرم کردن یک جرم از مواد مختلف به یک دما، مقادیر متفاوتی از گرما مورد نیاز است. مقدار حرارت مورد نیاز برای گرم کردن یک جسم و در نتیجه ظرفیت گرمایی آن بستگی به نوع ماده ای دارد که این جسم از آن تشکیل شده است.

برای مثال برای افزایش دمای 1 کیلوگرم آب به میزان 1 درجه سانتیگراد، حرارتی معادل 4200 ژول و برای گرم کردن همان جرم روغن آفتابگردان به میزان 1 درجه سانتیگراد، حرارتی برابر با 1700 درجه سانتیگراد لازم است. J مورد نیاز است.

کمیت فیزیکی که نشان می دهد چه مقدار گرما برای گرم کردن 1 کیلوگرم یک ماده در 1 ºС لازم است نامیده می شود. گرمای ویژهاین ماده

هر ماده ظرفیت گرمایی خاص خود را دارد که با حرف لاتین c نشان داده می شود و بر حسب ژول بر کیلوگرم درجه (J / (kg ° C) اندازه گیری می شود.

ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده در حالت های مختلف سنگدانه (جامد، مایع و گاز) متفاوت است. به عنوان مثال، ظرفیت گرمایی ویژه آب 4200 ژول / (کیلوگرم ºС) و ظرفیت گرمای ویژه یخ 2100 ژول / (کیلوگرم ºС) است. آلومینیوم در حالت جامد دارای ظرفیت گرمایی ویژه 920 J / (kg - ° C) و در حالت مایع - 1080 J / (kg - ° C) است.

توجه داشته باشید که آب ظرفیت گرمایی ویژه بسیار بالایی دارد. بنابراین، آب دریاها و اقیانوس ها که در تابستان گرم می شود، مقدار زیادی گرما را از هوا جذب می کند. به همین دلیل، در مکان هایی که در نزدیکی آب های بزرگ قرار دارند، تابستان به اندازه مکان های دور از آب گرم نیست.

محاسبه مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن بدن یا آزاد شده توسط آن در هنگام خنک شدن.

با توجه به مطالب فوق، روشن است که مقدار گرمای لازم برای گرم کردن بدن به نوع ماده ای که بدن از آن تشکیل شده است (یعنی ظرفیت گرمایی ویژه آن) و به جرم بدن بستگی دارد. همچنین مشخص است که میزان گرما بستگی به این دارد که قرار است چند درجه دمای بدن را افزایش دهیم.

بنابراین، برای تعیین مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن بدن یا آزاد شده توسط آن در هنگام خنک شدن، باید گرمای ویژه بدن را در جرم آن و اختلاف بین دمای نهایی و اولیه آن ضرب کنید:

س= سانتی متر (t 2 -t 1),

جایی که س- مقدار گرما، ج- ظرفیت گرمایی ویژه، متر- جرم بدن، t1- دمای اولیه t2- دمای نهایی

وقتی بدن گرم می شود t2> t1و از این رو س >0 . وقتی بدن خنک شد t 2 و< t1و از این رو س< 0 .

اگر ظرفیت گرمایی کل بدن مشخص باشد با, سبا فرمول تعیین می شود: Q \u003d C (t 2 - t1).

22) ذوب: تعریف، محاسبه مقدار حرارت ذوب یا انجماد، گرمای ویژه ذوب، نمودار t 0 (Q).

ترمودینامیک

شاخه ای از فیزیک مولکولی که انتقال انرژی، الگوهای تبدیل برخی از انواع انرژی به انواع دیگر را مطالعه می کند. برخلاف نظریه مولکولی-سینتیکی، ترمودینامیک ساختار درونی مواد و ریزپارامترها را در نظر نمی گیرد.

سیستم ترمودینامیکی

این مجموعه ای از اجسام است که انرژی (به شکل کار یا گرما) را با یکدیگر یا با محیط مبادله می کنند. به عنوان مثال، آب داخل قوری خنک می شود، تبادل حرارت آب با قوری و تبادل گرمای قوری با محیط انجام می شود. سیلندر با گاز زیر پیستون: پیستون کار را انجام می دهد که در نتیجه گاز انرژی دریافت می کند و پارامترهای ماکرو آن تغییر می کند.

مقدار گرما

این انرژی، که در فرآیند تبادل حرارت توسط سیستم دریافت یا داده می شود. با نماد Q نشان داده می شود، مانند هر انرژی دیگر با ژول اندازه گیری می شود.

در نتیجه فرآیندهای مختلف انتقال حرارت، انرژی منتقل شده به روش خود تعیین می شود.

گرمایش و سرمایش

این فرآیند با تغییر دمای سیستم مشخص می شود. مقدار گرما با فرمول تعیین می شود

ظرفیت گرمایی ویژه یک ماده بابا مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم شدن اندازه گیری می شود واحدهای توده ایاز این ماده 1K. گرم کردن 1 کیلوگرم لیوان یا 1 کیلوگرم آب به انرژی متفاوتی نیاز دارد. ظرفیت گرمایی ویژه یک مقدار شناخته شده است که قبلاً برای همه مواد محاسبه شده است، مقدار آن را در جداول فیزیکی ببینید.

ظرفیت حرارتی ماده C- این مقدار گرمایی است که برای گرم کردن بدن بدون در نظر گرفتن جرم آن 1K لازم است.

ذوب و تبلور

ذوب عبارت است از انتقال یک ماده از حالت جامد به حالت مایع. انتقال معکوس کریستالیزاسیون نامیده می شود.

انرژی صرف شده برای تخریب شبکه کریستالی یک ماده با فرمول تعیین می شود

گرمای ویژه همجوشی یک مقدار شناخته شده برای هر ماده است، مقدار آن را در جداول فیزیکی ببینید.

تبخیر (تبخیر یا جوش) و تراکم

تبخیر عبارت است از انتقال یک ماده از حالت مایع (جامد) به حالت گازی. فرآیند معکوس تراکم نامیده می شود.

گرمای ویژه تبخیر یک مقدار شناخته شده برای هر ماده است، مقدار آن را در جداول فیزیکی ببینید.

احتراق

مقدار گرمایی که هنگام سوختن یک ماده آزاد می شود

گرمای ویژه احتراق یک مقدار شناخته شده برای هر ماده است، مقدار آن را در جداول فیزیکی ببینید.

برای یک سیستم بسته و جدا شده از اجسام، معادله تعادل حرارتی برآورده می شود. مجموع جبری مقادیر گرمای داده شده و دریافت شده توسط تمام اجسام شرکت کننده در تبادل حرارت برابر با صفر است:

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

23) ساختار مایعات. لایه سطحی. نیروی کشش سطحی: نمونه هایی از تجلی، محاسبه، ضریب کشش سطحی.

هر از گاهی، هر مولکولی می تواند به یک جای خالی مجاور حرکت کند. چنین جهش هایی در مایعات اغلب اتفاق می افتد. بنابراین، مولکول‌ها مانند کریستال‌ها به مراکز خاصی متصل نیستند و می‌توانند در کل حجم مایع حرکت کنند. این سیال بودن مایعات را توضیح می دهد. به دلیل برهمکنش قوی بین مولکول های نزدیک، آنها می توانند گروه های مرتب شده محلی (ناپایدار) حاوی چندین مولکول را تشکیل دهند. این پدیده نامیده می شود سفارش کوتاه برد(شکل 3.5.1).

ضریب β نامیده می شود ضریب دمایی انبساط حجمی . این ضریب برای مایعات ده برابر بیشتر از جامدات است. برای آب، به عنوان مثال، در دمای 20 درجه سانتیگراد، β در ≈ 2 10 - 4 K - 1، برای فولاد β st ≈ 3.6 10 - 5 K - 1، برای شیشه کوارتز β kv ≈ 9 10 - 6 K - 1 .

انبساط حرارتی آب یک ناهنجاری جالب و مهم برای حیات روی زمین دارد. در دمای کمتر از 4 درجه سانتی گراد، آب با کاهش دما منبسط می شود (β< 0). Максимум плотности ρ в = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

هنگامی که آب یخ می زند، منبسط می شود، بنابراین یخ روی سطح بدنه یخ زده آب شناور می ماند. دمای آب یخ زده زیر یخ صفر درجه سانتی گراد است. در لایه‌های متراکم‌تر آب در نزدیکی کف مخزن، دما حدود 4 درجه سانتی‌گراد است. به لطف این، زندگی می تواند در آب مخازن انجماد وجود داشته باشد.

جالب ترین ویژگی مایعات وجود آن است سطح آزاد . مایع بر خلاف گازها، کل حجم ظرفی را که در آن ریخته می شود پر نمی کند. یک رابط بین مایع و گاز (یا بخار) تشکیل می شود که در شرایط خاص نسبت به بقیه جرم مایع قرار دارد، باید در نظر داشت که به دلیل تراکم پذیری بسیار کم، وجود یک سطح فشرده تر لایه منجر به تغییر محسوسی در حجم مایع نمی شود. اگر مولکول از سطح به مایع حرکت کند، نیروهای برهمکنش بین مولکولی کار مثبتی انجام می دهند. برعکس، برای کشیدن تعداد معینی مولکول از عمق مایع به سطح (یعنی افزایش سطح مایع)، نیروهای خارجی باید یک کار مثبت Δ انجام دهند. آخارجی، متناسب با تغییر Δ اسمساحت سطح:

از مکانیک مشخص شده است که حالت های تعادل یک سیستم با حداقل مقدار انرژی پتانسیل آن مطابقت دارد. نتیجه این است که سطح آزاد مایع تمایل به کاهش مساحت خود دارد. به همین دلیل یک قطره آزاد مایع شکل کروی به خود می گیرد. سیال طوری رفتار می کند که گویی نیروها به طور مماس بر سطح آن عمل می کنند و این سطح را کاهش می دهند (انقباض). این نیروها نامیده می شوند نیروهای کشش سطحی .

وجود نیروهای کشش سطحی باعث می شود که سطح مایع مانند یک فیلم کشسان الاستیک به نظر برسد، تنها با این تفاوت که نیروهای الاستیک در لایه به مساحت سطح آن (یعنی نحوه تغییر شکل فیلم) و نیروهای کشش سطحی بستگی دارد. وابسته نیستدر سطح مایع.

برخی مایعات مانند آب صابون توانایی تشکیل لایه های نازک را دارند. همه حباب های صابون شناخته شده شکل کروی درستی دارند - این نیز عمل نیروهای کشش سطحی را نشان می دهد. اگر یک قاب سیمی را در محلول صابونی که یکی از طرفین آن متحرک است پایین بیاورید، کل آن با یک فیلم مایع پوشیده می شود (شکل 3.5.3).

نیروهای کشش سطحی تمایل دارند سطح فیلم را کوتاه کنند. برای متعادل کردن سمت متحرک قاب باید نیروی خارجی به آن وارد شود، اگر تحت اثر نیرو، میله عرضی با Δ حرکت کند. ایکس، سپس کار Δ آ ext = اف ext Δ ایکس = Δ Ep = σΔ اس، جایی که ∆ اس = 2LΔ ایکسافزایش سطح هر دو طرف فیلم صابون است. از آنجایی که مدول نیروها یکسان است، می توانیم بنویسیم:

بنابراین، ضریب کشش سطحی σ را می توان به صورت تعریف کرد مدول نیروی کشش سطحی که بر واحد طول خطی که سطح را محدود می کند، عمل می کند.

به دلیل اعمال نیروهای کشش سطحی در قطرات مایع و داخل حباب های صابون، فشار اضافی Δ پ. اگر به صورت ذهنی یک قطره کروی از شعاع را قطع کنیم آربه دو نیمه، سپس هر یک از آنها باید تحت تأثیر نیروهای کشش سطحی اعمال شده به مرز برش به طول 2π در تعادل باشند. آرو نیروهای فشار بیش از حد بر روی ناحیه π آر 2 بخش (شکل 3.5.4). شرط تعادل به صورت نوشته می شود

اگر این نیروها بیشتر از نیروهای برهمکنش بین مولکول های خود مایع باشد، پس مایع خیس می کندسطح یک جسم جامد در این حالت، مایع به سطح جسم جامد با زاویه تند θ نزدیک می شود که مشخصه جفت مایع-جامد داده شده است. زاویه θ نامیده می شود زاویه تماس . اگر نیروهای برهمکنش بین مولکولهای مایع از نیروهای برهمکنش آنها با مولکولهای جامد بیشتر شود، آنگاه زاویه تماس θ مبهم است (شکل 3.5.5). در این حالت به مایع گفته می شود خیس نمی شودسطح یک جسم جامد در خیس شدن کاملθ = 0، در بدون خیس شدن کاملθ = 180 درجه.

پدیده های مویرگیافزایش یا سقوط سیال در لوله های با قطر کوچک نامیده می شود - مویرگ ها. مایعات خیس از طریق مویرگ ها بالا می روند، مایعات غیر مرطوب پایین می آیند.

روی انجیر 3.5.6 یک لوله مویرگی با شعاع مشخص را نشان می دهد rتوسط انتهای پایینی به یک مایع مرطوب کننده با چگالی ρ پایین می آید. انتهای بالایی مویرگ باز است. بالا آمدن مایع در مویرگ تا زمانی ادامه می یابد که نیروی گرانش وارد بر ستون مایع در مویرگ از نظر قدر مطلق با نیروی حاصل برابر شود. اف n نیروهای کشش سطحی که در امتداد مرز تماس مایع با سطح مویرگ عمل می کنند: اف t = اف n، کجا اف t = میلی گرم = ρ ساعتπ r 2 g, اف n = σ2π r cos θ.

این دلالت می کنه که:

با خیس نشدن کامل، θ = 180 درجه، cos θ = -1 و بنابراین، ساعت < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

آب تقریباً به طور کامل سطح شیشه تمیز را خیس می کند. برعکس، جیوه به طور کامل سطح شیشه را خیس نمی کند. بنابراین، سطح جیوه در مویرگ شیشه ای کمتر از سطح ظرف است.

24) تبخیر: تعریف، انواع (تبخیر، جوش)، محاسبه مقدار حرارت برای تبخیر و تراکم، گرمای مخصوص تبخیر.

تبخیر و تراکم. توضیح پدیده تبخیر بر اساس ایده هایی در مورد ساختار مولکولی ماده. گرمای ویژه تبخیر واحدهای او

پدیده تبدیل مایع به بخار نامیده می شود تبخیر شدن

تبخیر - فرآیند تبخیر از یک سطح باز رخ می دهد.

مولکول های مایع با سرعت های مختلف حرکت می کنند. اگر هر مولکولی در سطح مایع باشد، می تواند بر جاذبه مولکول های همسایه غلبه کند و از مایع به بیرون پرواز کند. مولکول های فراری بخار تشکیل می دهند. سرعت مولکول های مایع باقی مانده در اثر برخورد تغییر می کند. در این حالت، برخی از مولکول ها سرعت کافی برای پرواز از مایع را به دست می آورند. این روند ادامه می یابد، بنابراین مایعات به آرامی تبخیر می شوند.

*سرعت تبخیر بستگی به نوع مایع دارد. این مایعات سریعتر تبخیر می شوند که در آن مولکول ها با نیروی کمتری جذب می شوند.

*تبخیر می تواند در هر دمایی رخ دهد. اما در دماهای بالاتر، تبخیر سریعتر است .

*سرعت تبخیر به سطح آن بستگی دارد.

*با باد (جریان هوا) تبخیر سریعتر اتفاق می افتد.

در طول تبخیر، انرژی داخلی کاهش می یابد، زیرا. در طول تبخیر، مولکول های سریع مایع را ترک می کنند، بنابراین، سرعت متوسط ​​مولکول های باقی مانده کاهش می یابد. این بدان معنی است که اگر هجوم انرژی از خارج وجود نداشته باشد، دمای مایع کاهش می یابد.

پدیده تبدیل بخار به مایع نامیده می شود متراکم شدن با آزاد شدن انرژی همراه است.

تراکم بخار تشکیل ابرها را توضیح می دهد. بخار آب که از سطح زمین بلند می شود، ابرهایی را در لایه های سرد بالایی هوا تشکیل می دهد که از قطرات ریز آب تشکیل شده است.

گرمای ویژه تبخیر - فیزیکی مقداری که نشان می دهد برای تبدیل مایعی با جرم 1 کیلوگرم بدون تغییر دما به چه مقدار گرما نیاز است.

عود. گرمای تبخیر با حرف L نشان داده می شود و در J / کیلوگرم اندازه گیری می شود

عود. گرمای تبخیر آب: L=2.3×106 J/kg، الکل L=0.9×106

مقدار حرارت مورد نیاز برای تبدیل مایع به بخار: Q = Lm

>>فیزیک: محاسبه مقدار حرارت مورد نیاز برای گرم کردن بدن و آزاد شده توسط آن در هنگام خنک شدن

برای یادگیری نحوه محاسبه مقدار گرمای لازم برای گرم کردن بدن، ابتدا تعیین می کنیم که به چه مقداری بستگی دارد.
از پاراگراف قبلی، قبلاً می دانیم که این مقدار گرما به نوع ماده ای که بدن از آن تشکیل شده است (یعنی ظرفیت گرمایی ویژه آن) بستگی دارد:
Q بستگی به ج دارد
اما این همه ماجرا نیست.

اگر بخواهیم آب کتری را گرم کنیم تا فقط گرم شود، آن را برای مدت طولانی گرم نمی کنیم. و برای اینکه آب گرم شود، آن را بیشتر گرم می کنیم. اما هر چه کتری بیشتر در تماس با بخاری باشد، گرمای بیشتری از آن دریافت خواهد کرد.

بنابراین هر چه دمای بدن در هنگام گرم شدن بیشتر تغییر کند، حرارت بیشتری باید به آن منتقل شود.

بگذارید دمای اولیه بدن برابر با tini و دمای نهایی - tfin باشد. سپس تغییر دمای بدن با تفاوت بیان می شود:

در نهایت، همه می دانند که برای گرمایشبه عنوان مثال، 2 کیلوگرم آب زمان بیشتری (و در نتیجه گرمای بیشتری) نسبت به گرم کردن 1 کیلوگرم آب نیاز دارد. این بدان معنی است که مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن یک جسم به جرم آن جسم بستگی دارد:

بنابراین، برای محاسبه مقدار گرما، باید ظرفیت گرمایی ویژه ماده ای که بدن از آن ساخته شده، جرم این جسم و تفاوت بین دمای نهایی و اولیه آن را بدانید.

مثلاً باید تعیین کرد که برای گرم کردن یک قطعه آهنی با جرم 5 کیلوگرم چقدر گرما لازم است مشروط بر اینکه دمای اولیه آن 20 درجه سانتیگراد و دمای نهایی آن 620 درجه سانتیگراد باشد.

از جدول 8 دریافتیم که ظرفیت گرمایی ویژه آهن c = 460 J/(kg°C) است. این بدان معناست که برای گرم کردن 1 کیلوگرم آهن در دمای 1 درجه سانتیگراد، 460 ژول نیاز است.
برای گرم کردن 5 کیلوگرم آهن در دمای 1 درجه سانتیگراد، 5 برابر حرارت مورد نیاز است. 460 J * 5 = 2300 J.

برای گرم کردن آهن نه 1 درجه سانتیگراد، بلکه با آ t \u003d 600 درجه سانتیگراد، 600 برابر گرمای دیگر مورد نیاز است، یعنی 2300 J X 600 = 1 380 000 J. دقیقاً همان مقدار (مدول) گرما با سرد شدن این آهن از 620 تا 20 درجه سانتیگراد آزاد می شود.

بنابراین، برای یافتن مقدار گرمای لازم برای گرم کردن بدن یا آزاد شده توسط آن در هنگام سرد شدن، باید گرمای ویژه بدن را در جرم آن و در اختلاف بین دمای نهایی و اولیه آن ضرب کنید:

؟؟؟ 1. مثال هایی بیاورید که نشان می دهد مقدار گرمای دریافتی توسط جسم هنگام گرم شدن به جرم و تغییر دمای آن بستگی دارد. 2. با چه فرمولی مقدار حرارت مورد نیاز برای گرم کردن بدن یا آزاد شده توسط آن در طول خنک کننده?

S.V. گروموف، N.A. میهن، فیزیک پایه هشتم

ارسال شده توسط خوانندگان از سایت های اینترنتی

تکلیف و پاسخ از فیزیک به کلاس، دانلود چکیده فیزیک، برنامه ریزی دروس فیزیک پایه هشتم، همه چیز برای دانش آموز برای دروس آماده شدن، طرح درس فیزیک، تست های فیزیک آنلاین، تکالیف و کار

محتوای درس خلاصه درسفن آوری های تعاملی از روش های شتاب دهنده ارائه درس پشتیبانی می کند تمرین تکالیف و تمرینات کارگاه های خودآزمایی، آموزش ها، موارد، کوئست ها سوالات بحث تکلیف سوالات بلاغی از دانش آموزان تصاویر صوتی، کلیپ های ویدئویی و چند رسانه ایعکس ها، تصاویر گرافیکی، جداول، طرح های طنز، حکایت ها، جوک ها، تمثیل های کمیک، گفته ها، جدول کلمات متقاطع، نقل قول ها افزونه ها چکیده هاتراشه های مقاله برای برگه های تقلب کنجکاو کتاب های درسی پایه و واژه نامه اضافی اصطلاحات دیگر بهبود کتب درسی و دروستصحیح اشتباهات کتاب درسیبه روز رسانی بخشی در کتاب درسی عناصر نوآوری در درس جایگزین دانش منسوخ شده با دانش جدید فقط برای معلمان درس های کاملبرنامه تقویم برای سال توصیه های روش شناختی برنامه بحث دروس تلفیقی

چه چیزی روی اجاق گاز سریعتر گرم می شود - یک کتری یا یک سطل آب؟ پاسخ واضح است - یک کتری. سپس سوال دوم این است که چرا؟

پاسخ کمتر واضح نیست - زیرا جرم آب در کتری کمتر است. عالی. و اکنون می توانید واقعی ترین تجربه فیزیکی را خودتان در خانه انجام دهید. برای این کار به دو قابلمه کوچک یکسان، مقدار مساوی آب و روغن نباتی، مثلاً هر کدام نیم لیتر و یک اجاق گاز نیاز دارید. قابلمه های روغن و آب را روی همان آتش بگذارید. و اکنون فقط تماشا کنید چه چیزی سریعتر گرم می شود. اگر دماسنج برای مایعات وجود دارد می توانید از آن استفاده کنید، در غیر این صورت می توانید هر چند وقت یکبار با انگشت خود دما را امتحان کنید، فقط مراقب باشید که خود را نسوزانید. در هر صورت، به زودی خواهید دید که روغن به طور قابل توجهی سریعتر از آب گرم می شود. و یک سوال دیگر که در قالب تجربه هم قابل اجراست. کدام سریعتر می جوشد - آب گرم یا سرد؟ همه چیز دوباره واضح است - گرم اولین کسی است که به پایان می رسد. چرا این همه سوال و آزمایش عجیب؟ به منظور تعیین کمیت فیزیکی به نام «مقدار گرما».

مقدار گرما

مقدار گرما انرژی است که بدن در طی انتقال حرارت از دست می دهد یا به دست می آورد. این از نامش مشخص است. هنگام خنک شدن، بدن مقدار مشخصی گرما را از دست می دهد و وقتی گرم شود، جذب می شود. و پاسخ سوالات ما را به ما نشان داد مقدار گرما به چه چیزی بستگی دارد؟اولاً، هر چه جرم بدن بیشتر باشد، مقدار حرارتی که باید صرف شود تا دمای آن یک درجه تغییر کند، بیشتر می شود. ثانیاً، مقدار حرارت لازم برای گرم کردن جسم به ماده ای که از آن تشکیل شده است، یعنی به نوع ماده بستگی دارد. و سوم اینکه تفاوت دمای بدن قبل و بعد از انتقال حرارت نیز برای محاسبات ما مهم است. با توجه به موارد فوق می توانیم مقدار گرما را با فرمول تعیین کنید:

که در آن Q مقدار گرما است،
m - وزن بدن،
(t_2-t_1) - تفاوت بین دمای اولیه و نهایی بدن،
ج - ظرفیت گرمایی ویژه ماده از جداول مربوطه بدست می آید.

با استفاده از این فرمول می توانید مقدار گرمایی را که برای گرم کردن هر جسمی لازم است یا اینکه این جسم با سرد شدن آزاد می کند محاسبه کنید.

مقدار گرما مانند هر شکل دیگری از انرژی بر حسب ژول (1 ژول) اندازه گیری می شود. با این حال، این مقدار نه چندان دور معرفی شد و مردم خیلی زودتر شروع به اندازه گیری مقدار گرما کردند. و آنها از واحدی استفاده کردند که در زمان ما به طور گسترده استفاده می شود - یک کالری (1 کالری). 1 کالری مقدار حرارت مورد نیاز برای افزایش دمای 1 گرم آب به میزان 1 درجه سانتیگراد است. با هدایت این داده ها، عاشقان شمارش کالری در غذایی که می خورند، می توانند برای علاقه، محاسبه کنند که با انرژی مصرف شده در طول روز با غذا چند لیتر آب را می توان جوشاند.

مفهوم مقدار گرما در مراحل اولیه توسعه فیزیک مدرن شکل گرفت، زمانی که هیچ ایده روشنی در مورد ساختار درونی ماده، در مورد انرژی چیست، در مورد اینکه چه اشکالی از انرژی در طبیعت وجود دارد و در مورد انرژی وجود نداشت. شکلی از حرکت و تبدیل ماده.

مقدار گرما به عنوان یک کمیت فیزیکی معادل انرژی منتقل شده به جسم مادی در فرآیند تبادل حرارت درک می شود.

واحد منسوخ مقدار گرما کالری برابر با 4.2 ژول است که امروزه از این واحد عملا استفاده نمی شود و ژول جای آن را گرفته است.

در ابتدا فرض بر این بود که حامل انرژی حرارتی یک محیط کاملاً بی وزن است که دارای خواص مایع است. بسیاری از مشکلات فیزیکی انتقال حرارت بر اساس این فرض حل شده و هنوز هم در حال حل شدن است. وجود یک کالری فرضی به عنوان مبنای بسیاری از ساختارهای اساساً صحیح در نظر گرفته شد. اعتقاد بر این بود که کالری در پدیده های گرمایش و سرمایش، ذوب و تبلور آزاد می شود و جذب می شود. معادلات صحیح برای فرآیندهای انتقال حرارت از مفاهیم فیزیکی نادرست به دست آمده است. قانون شناخته شده ای وجود دارد که بر اساس آن مقدار گرما با جرم بدن درگیر در تبادل حرارت و گرادیان دما نسبت مستقیم دارد:

جایی که Q مقدار گرما، m جرم بدن و ضریب آن است با- کمیتی به نام ظرفیت گرمایی ویژه. ظرفیت گرمایی ویژه مشخصه ماده درگیر در فرآیند است.

کار در ترمودینامیک

در نتیجه فرآیندهای حرارتی، کار کاملاً مکانیکی می تواند انجام شود. به عنوان مثال، هنگامی که یک گاز گرم می شود، حجم آن افزایش می یابد. بیایید وضعیتی را مانند شکل زیر در نظر بگیریم:

در این حالت، کار مکانیکی برابر با نیروی فشار گاز روی پیستون در مسیر طی شده توسط پیستون تحت فشار خواهد بود. البته این ساده ترین حالت است. اما حتی در آن، یک مشکل قابل توجه است: نیروی فشار به حجم گاز بستگی دارد، به این معنی که ما با ثابت ها سر و کار نداریم، بلکه با متغیرها سروکار داریم. از آنجایی که هر سه متغیر: فشار، دما و حجم به یکدیگر مرتبط هستند، محاسبه کار بسیار پیچیده تر می شود. برخی از فرآیندهای ایده آل و بی نهایت آهسته وجود دارد: ایزوباریک، همدما، آدیاباتیک و ایزوکوریک - که چنین محاسباتی را می توان نسبتاً ساده انجام داد. نمودار فشار در مقابل حجم رسم می شود و کار به عنوان انتگرال فرم محاسبه می شود.