Rezumatul planului

lectie deschisa fizica in clasa a VIII-a "E"

Instituția de învățământ municipal gimnaziul nr. 77 a orașului. Toliatti

profesor de fizică

Ivanova Maria Konstantinovna

Subiectul lecției:

Rezolvarea problemelor pentru a calcula cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea unui corp sau eliberată de acesta în timpul răcirii.

Data:

Obiectivul lecției:

dezvoltarea abilităților practice în calcularea cantității de căldură necesară pentru încălzire și eliberată în timpul răcirii;

dezvoltarea abilităților de numărare, îmbunătățirea abilităților logice la analizarea diagramei problemelor, rezolvarea problemelor calitative și de calcul;

dezvoltă capacitatea de a lucra în perechi, respectă opinia adversarului și apără-ți punctul de vedere și fii atent când pregătești probleme de fizică.

Echipament pentru lecție:

calculator, proiector, prezentare pe tema (Anexa nr. 1), materiale dintr-o colecție unificată de resurse educaționale digitale.

Tip de lecție:

rezolvarea problemelor.

„Pune-ți degetul în flacăra unui chibrit și vei experimenta o senzație care nu are egal în cer sau pe pământ; cu toate acestea, tot ceea ce s-a întâmplat a fost pur și simplu o consecință a ciocnirilor de molecule.”

J. Wheeler

Progresul lecției:

Moment organizatoric

Salutarea elevilor.

Verificarea elevilor absenți.

Comunicați subiectul și obiectivele lecției.

Verificarea temelor.

1.Sondaj frontal

Ce se numește capacitatea termică specifică substante? (Diapozitivul nr. 1)

Care este unitatea de măsură a capacității termice specifice a unei substanțe?

De ce corpurile de apă îngheață încet? De ce gheața nu dispare mult timp din râuri și mai ales din lacuri, deși vremea este caldă de mult?

De ce este destul de cald pe coasta Mării Negre din Caucaz chiar și iarna?

De ce multe metale se răcesc semnificativ? mai repede decât apa? (Diapozitivul nr. 2)

2. Sondaj individual (fișe cu sarcini pe mai multe niveluri pentru mai mulți elevi)

Studierea unui subiect nou.

1. Repetarea conceptului de cantitate de căldură.

Cantitatea de căldură- măsura cantitativă a schimbării energie internăîn timpul schimbului de căldură.

Cantitatea de căldură absorbită de un corp este considerată pozitivă, iar cantitatea eliberată este negativă. Expresia „corpul are o anumită cantitate de căldură” sau „corpul conține (depozitează) o anumită cantitate de căldură” nu are sens. Cantitatea de căldură poate fi primită sau cedată în orice proces, dar nu poate fi posedată.

În timpul schimbului de căldură la limita dintre corpuri, are loc interacțiunea moleculelor care se mișcă lentă ale unui corp rece cu moleculele care se mișcă rapid ale unui corp fierbinte. Ca urmare, energiile cinetice ale moleculelor sunt egalizate și vitezele moleculelor corpului rece cresc, iar cele ale corpului fierbinte scad.

În timpul schimbului de căldură, energia nu este convertită dintr-o formă în alta, o parte din energia internă a corpului fierbinte este transferată în corpul rece.

2. Formula de căldură.

Să derivăm o formulă de lucru pentru a rezolva problemele de calculare a cantității de căldură: Q = cm ( t 2 - t 1 ) - scris pe tablă și în caiete.

Aflăm că cantitatea de căldură dată sau primită de un corp depinde de temperatura inițială a corpului, de masa acestuia și de capacitatea termică specifică.

În practică, calculele termice sunt adesea folosite. De exemplu, la construirea clădirilor, este necesar să se țină cont de câtă căldură ar trebui să ofere întregul sistem de încălzire clădirii. De asemenea, ar trebui să știți câtă căldură va scăpa în spațiul înconjurător prin ferestre, pereți și uși.

3 . Dependența cantității de căldură de diferite cantități . (Diapozitive nr. 3, nr. 4, nr. 5, nr. 6)

4 . Căldura specifică (Diapozitivul nr. 7)

5. Unități pentru măsurarea cantității de căldură (Diapozitivul nr. 8)

6. Un exemplu de rezolvare a unei probleme pentru a calcula cantitatea de căldură (Diapozitivul nr. 10)

7. Rezolvarea problemelor la calcularea cantității de căldură pe tablă și în caiete

De asemenea, aflăm că, dacă are loc schimbul de căldură între corpuri, atunci energia internă a tuturor corpurilor de încălzire crește cu atât cât scade energia internă a corpurilor de răcire. Pentru a face acest lucru, folosim un exemplu de problemă rezolvată din § 9 din manual.

Pauza dinamica.

IV. Consolidarea materialului studiat.

1. Întrebări pentru autocontrol (Diapozitivul nr. 9)

2. Rezolvarea problemelor de calitate:

De ce este cald în deșert ziua, dar noaptea temperatura scade sub 0°C? (Nisipul are o capacitate termică specifică scăzută, deci se încălzește și se răcește rapid.)

O bucată de plumb și o bucată de oțel de aceeași masă au fost lovite cu un ciocan de același număr de ori. Care piesa a devenit mai fierbinte? De ce? (Bucata de plumb s-a încălzit mai mult deoarece căldura specifică a plumbului este mai mică.)

De ce sobele de fier încălzesc o cameră mai repede decât sobele de cărămidă, dar nu rămân calde atât de mult? (Capacitatea termică specifică a cuprului este mai mică decât cea a cărămizii.)

Au fost transferate cantități egale de căldură în greutăți de cupru și oțel de aceeași masă. Care greutate va schimba cel mai mult temperatura? (Pentru cupru, pentru că Capacitatea termică specifică a cuprului este mai mică.)

Ce consumă mai multă energie: încălzirea apei sau încălzirea unei tigăi de aluminiu, dacă masele lor sunt aceleași? (Pentru încălzirea apei, deoarece capacitatea termică specifică a apei este mare.)

După cum știți, fierul are o capacitate termică specifică mai mare decât cuprul. În consecință, un vârf de deget din fier ar avea un aport de energie internă mai mare decât același vârf din cupru, dacă masele și temperaturile lor ar fi egale. De ce, în ciuda acestui fapt, vârful fierului de lipit este din cupru? (Cuprul are o conductivitate termică ridicată.)

Se știe că conductivitatea termică a metalului este mult mai mare decât conductivitatea termică a sticlei. Atunci de ce calorimetrele sunt făcute din metal și nu din sticlă? (Metalul are o conductivitate termică ridicată și o capacitate termică specifică scăzută, datorită cărora temperatura din interiorul calorimetrului se egalizează rapid și se consumă puțină căldură pentru încălzirea acestuia. În plus, radiația metalului este mult mai mică decât cea a sticlei, ceea ce reduce pierderile de căldură.)

Se știe că zăpada afanată protejează bine solul de îngheț, deoarece conține mult aer, care este un slab conductor de căldură. Dar chiar și pentru solul care nu este acoperit cu zăpadă, există straturi de aer adiacente acestuia. De ce, în acest caz, nu îngheață foarte mult? (Aerul, aflat în contact cu solul neacoperit cu zăpadă, este permanent în mișcare și amestecat. Acest aer în mișcare elimină căldura din sol și crește evaporarea umidității din acesta. Aerul situat între particulele de zăpadă este inactiv și, ca un slab conductor de căldură, protejează solul de îngheț.)

3. Rezolvarea problemelor de calcul

Primele două probleme sunt rezolvate de elevi foarte motivați la consiliu prin discuție colectivă. Găsim abordările potrivite în raționament și proiectarea soluțiilor la probleme.

Sarcina nr. 1.

La încălzirea unei bucăți de cupru de la 20°C la 170°C, s-au consumat 140.000 J de căldură. Determinați masa cuprului.

Sarcina nr. 2

Care este capacitatea termică specifică a unui lichid dacă a fost nevoie de 150.000 J pentru a încălzi 2 litri din acesta cu 20°C. Densitatea lichidului este de 1,5 g/cm³?

Elevii găsesc în perechi răspunsuri la următoarele probleme:

Sarcina nr. 3.

Două bile de cupru de mase m o si 4m oîncălzit astfel încât ambele bile să primească aceeași cantitate de căldură. În același timp, bila mare s-a încălzit cu 5°C Cât de mult s-a încălzit mingea cu masă mai mică?

Sarcina nr. 4.

Câtă căldură se eliberează când 4 m³ de gheață sunt răciți de la 10°C la – 40°C?

Sarcina nr. 5.

În ce caz va fi necesară o cantitate mai mare de căldură pentru a încălzi două substanțe dacă încălzirea celor două substanțe este aceeași ∆ t 1 = ∆t 2 Prima substanță este o cărămidă cu o masă de 2 kg și c = 880 J/kg ∙ °C, iar alamă - o masă de 2 kg și c = 400 J/kg ∙ °C

Sarcina nr. 6.

Se încălzește un bloc de oțel cu masa de 4 kg. În acest caz, s-au consumat 200.000 J de căldură. Determinați temperatura finală a corpului dacă temperatura inițială este t 0 = 10°C

Când elevii rezolvă probleme în mod independent, întrebările apar în mod natural. Discutăm colectiv cele mai frecvente întrebări. Acele întrebări care sunt de natură privată primesc răspunsuri individuale.

Reflecţie. Făcând semne.

Profesor: Deci, băieți, ce ați învățat în clasă astăzi și ce lucruri noi ați învățat?

Exemple de răspunsuri ale elevilor :

Am dezvoltat abilități în rezolvarea problemelor calitative și de calcul pe tema „Calculul cantității de căldură necesară pentru încălzirea corpului și eliberată în timpul răcirii”.

Am văzut în practică cum subiecte precum fizica și matematica se suprapun și sunt conectate.

Teme pentru acasă:

Rezolvați problemele nr. 1024, 1025, din colecția de probleme de V.I. Lukashik, E.V. Ivanova.

În mod independent, veniți cu o problemă pentru a calcula cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un corp sau eliberată de acesta în timpul răcirii.

721. De ce se folosește apa pentru a răci unele mecanisme?
Apa are o capacitate termică specifică mare, ceea ce facilitează o bună îndepărtare a căldurii din mecanism.

722. În care caz este necesar să cheltuiți mai multă energie: să încălziți un litru de apă cu 1 °C sau să încălziți o sută de grame de apă cu 1 °C?
Pentru a încălzi un litru de apă, cu cât masa este mai mare, cu atât mai multă energie trebuie cheltuită.

723. Cupronicul și furculițele de argint de masă egală au fost coborâte în apă fierbinte. Vor primi aceeași cantitate de căldură din apă?
O furcă cu cupronicel va primi mai multă căldură, deoarece căldura specifică a cupronicelului este mai mare decât cea a argintului.

724. O bucată de plumb și o bucată de fontă de aceeași masă au fost lovite de trei ori cu un baros. Care piesa a devenit mai fierbinte?
Plumbul va deveni mai fierbinte deoarece capacitatea sa de căldură specifică este mai mică decât fonta și este nevoie de mai puțină energie pentru a încălzi plumbul.

725. Un balon conține apă, celălalt conține kerosen de aceeași masă și temperatură. Un cub de fier la fel de încălzit a fost aruncat în fiecare balon. Ce se va încălzi la o temperatură mai mare - apă sau kerosen?
Kerosenul.

726. De ce sunt fluctuațiile de temperatură iarna și vara mai puțin accentuate în orașele de pe malul mării decât în ​​orașele situate în interior?
Apa se încălzește și se răcește mai lent decât aerul. În timpul iernii, se răcește și mută masele de aer cald pe uscat, făcând clima de pe coastă mai caldă.

727. Capacitatea termică specifică a aluminiului este de 920 J/kg °C. Ce înseamnă acest lucru?
Aceasta înseamnă că pentru a încălzi 1 kg de aluminiu cu 1 °C este necesar să cheltuiți 920 J.

728. Barele de aluminiu și cupru de aceeași masă 1 kg se răcesc la 1 °C. Cât de mult se va schimba energia internă a fiecărui bloc? Pentru ce bară se va schimba mai mult și cu cât?

729. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi un kilogram de țagle de fier cu 45 °C?

730. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi 0,25 kg de apă de la 30 °C la 50 °C?

731. Cum se va schimba energia internă a doi litri de apă când sunt încălzite cu 5 °C?

732. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi 5 g de apă de la 20 °C la 30 °C?

733. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi o minge de aluminiu cu o greutate de 0,03 kg cu 72 °C?

734. Calculați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 15 kg de cupru la 80 °C.

735. Calculați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 5 kg de cupru de la 10 °C la 200 °C.

736. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi 0,2 kg de apă de la 15 °C la 20 °C?

737. Apa care cântărește 0,3 kg s-a răcit cu 20 °C. Cât de mult a scăzut energia internă a apei?

738. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi 0,4 kg de apă la o temperatură de 20 °C la o temperatură de 30 °C?

739. Ce cantitate de căldură se consumă pentru a încălzi 2,5 kg de apă cu 20 °C?

740. Ce cantitate de căldură a fost eliberată când 250 g de apă s-au răcit de la 90 °C la 40 °C?

741. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi 0,015 litri de apă cu 1 °C?

742. Calculați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un iaz cu un volum de 300 m3 cu 10 °C?

743. Ce cantitate de căldură trebuie adăugată la 1 kg de apă pentru a-i crește temperatura de la 30 °C la 40 °C?

744. Apa cu un volum de 10 litri s-a răcit de la o temperatură de 100 °C la o temperatură de 40 °C. Câtă căldură a fost eliberată în acest timp?

745. Calculați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 m3 de nisip cu 60 °C.

746. Volum aer 60 mc, capacitate termică specifică 1000 J/kg °C, densitate aer 1,29 kg/m3. Câtă căldură este necesară pentru a o ridica la 22°C?

747. Apa a fost încălzită la 10 °C, consumând 4,20 103 J de căldură. Determinați cantitatea de apă.

748. 20,95 kJ de căldură au fost transmise apei cu o greutate de 0,5 kg. Ce a devenit temperatura apei dacă temperatura inițială a apei a fost de 20 °C?

749. O tigaie de cupru cu o greutate de 2,5 kg se umple cu 8 kg de apă la 10 °C. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi apa din tigaie până la fierbere?

750. Se toarnă un litru de apă la o temperatură de 15 °C într-un oală de cupru care cântărește 300 g Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi apa din oală la 85 °C?

751. Se pune în apă o bucată de granit încălzit de 3 kg. Granitul transferă 12,6 kJ de căldură în apă, răcindu-se cu 10 °C. Care este capacitatea termică specifică a pietrei?

752. S-a adăugat apă fierbinte la 50 °C la 5 kg apă la 12 °C, obținându-se un amestec cu temperatura de 30 °C. Câtă apă ai adăugat?

753. S-a adăugat apă la 20 °C la 3 litri de apă la 60 °C, obținându-se apă la 40 °C. Câtă apă ai adăugat?

754. Care va fi temperatura amestecului dacă amesteci 600 g apă la 80 °C cu 200 g apă la 20 °C?

755. Un litru de apă la 90 °C a fost turnat în apă la 10 °C, iar temperatura apei a devenit 60 °C. Câți au fost apa rece?

756. Stabiliți cât să turnați în vas apă fierbinte, încălzit la 60 °C, dacă vasul conține deja 20 de litri de apă rece la o temperatură de 15 °C; temperatura amestecului trebuie să fie de 40 °C.

757. Determinați câtă căldură este necesară pentru a încălzi 425 g de apă cu 20 °C.

758. Câte grade se vor încălzi 5 kg de apă dacă apa primește 167,2 kJ?

759. Câtă căldură este necesară pentru a încălzi m grame de apă la temperatura t1 la temperatura t2?

760. 2 kg de apă se toarnă într-un calorimetru la o temperatură de 15 °C. La ce temperatură se va încălzi apa calorimetrului dacă se coboară în ea o greutate de alamă de 500 g încălzită la 100 °C? Capacitatea termică specifică a alamei este de 0,37 kJ/(kg °C).

761. Sunt bucăți de cupru, cositor și aluminiu de același volum. Care dintre aceste piese are cea mai mare și care are cea mai mică capacitate de căldură?

762. S-au turnat în calorimetru 450 g apă, a cărei temperatură era de 20 °C. Când 200 g de pilitură de fier încălzită la 100 °C au fost scufundate în această apă, temperatura apei a devenit 24 °C. Determinați capacitatea termică specifică a rumegușului.

763. Un calorimetru de cupru care cântărește 100 g conține 738 g de apă, a cărei temperatură este de 15 °C. 200 g de cupru au fost coborâte în acest calorimetru la o temperatură de 100 °C, după care temperatura calorimetrului a crescut la 17 °C. Care este capacitatea termică specifică a cuprului?

764. Se scoate din cuptor o bila de otel cu greutatea de 10 g si se pune in apa la temperatura de 10 °C. Temperatura apei a crescut la 25 °C. Care era temperatura bilei în cuptor dacă masa de apă era de 50 g? Capacitatea termică specifică a oțelului este de 0,5 kJ/(kg °C).

770. Un tăietor din oțel cu o greutate de 2 kg a fost încălzit la o temperatură de 800 °C și apoi coborât într-un vas care conținea 15 litri de apă la o temperatură de 10 °C. La ce temperatură se va încălzi apa din vas?

(Indicație: Pentru a rezolva această problemă, este necesar să se creeze o ecuație în care temperatura necunoscută a apei din vas după coborârea tăietorului este considerată necunoscută.)

771. Ce temperatură se va obține apa dacă amestecați 0,02 kg apă la 15 °C, 0,03 kg apă la 25 °C și 0,01 kg apă la 60 °C?

772. Pentru încălzirea unei clase bine ventilate, cantitatea de căldură necesară este de 4,19 MJ pe oră. Apa intră în caloriferele de încălzire la 80 °C și le lasă la 72 °C. Câtă apă ar trebui să fie furnizată caloriferelor la fiecare oră?

773. Plumbul cântărind 0,1 kg la o temperatură de 100 °C a fost scufundat într-un calorimetru de aluminiu cu o greutate de 0,04 kg care conținea 0,24 kg apă la o temperatură de 15 °C. După care temperatura din calorimetru a ajuns la 16 °C. Care este căldura specifică a plumbului?

Se numește procesul de transfer de energie de la un corp la altul fără a lucra schimb de căldură sau transfer de căldură. Schimbul de căldură are loc între corpurile care au temperaturi diferite. Când se stabilește contactul între corpuri cu temperaturi diferite, o parte din energia internă este transferată din corp cu o temperatură mai mare temperatură ridicată unui corp a cărui temperatură este mai scăzută. Energia transferată unui corp ca urmare a schimbului de căldură se numește cantitatea de căldură.

Capacitatea termică specifică a unei substanțe:

Dacă procesul de transfer de căldură nu este însoțit de muncă, atunci, pe baza primei legi a termodinamicii, cantitatea de căldură este egală cu modificarea energiei interne a corpului: .

Energia medie a mișcării de translație aleatoare a moleculelor este proporțională cu temperatura absolută. Modificarea energiei interne a unui corp este egală cu suma algebrică a modificărilor energiei tuturor atomilor sau moleculelor, al căror număr este proporțional cu masa corpului, prin urmare modificarea energiei interne și, prin urmare, cantitatea de căldură este proporțională cu masa și cu modificarea temperaturii:

Factorul de proporționalitate din această ecuație se numește capacitatea termică specifică a unei substanțe. Capacitatea termică specifică arată câtă căldură este necesară pentru a încălzi 1 kg dintr-o substanță cu 1 K.

Lucrari in termodinamica:

În mecanică, munca este definită ca produsul dintre modulele de forță și deplasare și cosinusul unghiului dintre ei. Munca se realizează atunci când o forță acționează asupra unui corp în mișcare și este egală cu modificarea energiei sale cinetice.

În termodinamică, mișcarea unui corp în ansamblu nu este luată în considerare; vorbim despre mișcarea părților unui corp macroscopic unele față de altele. Ca urmare, volumul corpului se modifică, dar viteza acestuia rămâne egală cu zero. Munca în termodinamică este definită în același mod ca și în mecanică, dar este egală cu modificarea nu a energiei cinetice a corpului, ci a energiei sale interne.

Când se efectuează lucrări (compresie sau expansiune), energia internă a gazului se modifică. Motivul pentru aceasta este: în timpul ciocnirilor elastice ale moleculelor de gaz cu un piston în mișcare, energia lor cinetică se modifică.

Să calculăm munca efectuată de gaz în timpul expansiunii. Gazul exercită o forță asupra pistonului
, Unde - presiunea gazului și - suprafata piston Când gazul se extinde, pistonul se mișcă în direcția forței distanta scurta
. Dacă distanța este mică, atunci presiunea gazului poate fi considerată constantă. Lucrul efectuat de gaz este:

Unde
- modificarea volumului de gaz.

În procesul de expansiune a gazului, efectuează o activitate pozitivă, deoarece direcția forței și deplasarea coincid. În timpul procesului de expansiune, gazul eliberează energie în corpurile înconjurătoare.

Munca efectuată de corpurile externe asupra unui gaz diferă de munca efectuată de un gaz doar în semn
, din moment ce puterea , care acționează asupra gazului, este opusă forței , cu care gazul acționează asupra pistonului și este egal cu acesta în modul (a treia lege a lui Newton); iar mișcarea rămâne aceeași. Prin urmare, munca forțelor externe este egală cu:

.

Prima lege a termodinamicii:

Prima lege a termodinamicii este legea conservării energiei, extinsă la fenomenele termice. Legea conservării energiei: Energia în natură nu ia naștere din nimic și nu dispare: cantitatea de energie este neschimbată, trece doar de la o formă la alta.

Termodinamica are în vedere corpurile al căror centru de greutate rămâne practic neschimbat. Energia mecanică a unor astfel de corpuri rămâne constantă și doar energia internă se poate schimba.

Energia internă se poate modifica în două moduri: transfer de căldură și lucru. În cazul general, energia internă se modifică atât datorită transferului de căldură, cât și datorită muncii efectuate. Prima lege a termodinamicii este formulată tocmai pentru astfel de cazuri generale:

Modificarea energiei interne a unui sistem în timpul tranziției sale de la o stare la alta este egală cu suma muncii forțelor externe și a cantității de căldură transferată sistemului:

Dacă sistemul este izolat, atunci nu se lucrează la el și nu face schimb de căldură cu corpurile din jur. Conform primei legi a termodinamicii energia internă a unui sistem izolat rămâne neschimbată.

Având în vedere că
, prima lege a termodinamicii se poate scrie astfel:

Cantitatea de căldură transferată sistemului se duce pentru a-și schimba energia internă și pentru a efectua lucrări asupra corpurilor externe de către sistem.

A doua lege a termodinamicii: Este imposibil să transferați căldură de la un sistem mai rece la unul mai fierbinte în absența altor modificări simultane în ambele sisteme sau în corpurile înconjurătoare.

Pentru a afla cum să calculăm cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un corp, să stabilim mai întâi de ce cantități depinde.

Din paragraful anterior știm deja că această cantitate de căldură depinde de tipul de substanță din care constă corpul (adică capacitatea termică specifică):

Q depinde de c.

Dar asta nu este tot.

Dacă vrem să încălzim apa în ibric, astfel încât să devină doar caldă, atunci nu o vom încălzi mult timp. Și pentru ca apa să devină fierbinte, o vom încălzi mai mult. Dar cu cât fierbătorul este în contact mai mult cu încălzitorul, cu atât mai multă căldură va primi de la acesta. În consecință, cu cât temperatura corpului se schimbă mai mult atunci când este încălzit, cu atât este mai mare cantitatea de căldură care trebuie transferată acestuia.

Lăsați temperatura inițială a corpului să înceapă și temperatura finală. Apoi modificarea temperaturii corpului va fi exprimată prin diferență

Δt = t sfârșit – t început,

iar cantitatea de căldură va depinde de această valoare:

Q depinde de Δt.

În cele din urmă, toată lumea știe că încălzirea, de exemplu, a 2 kg de apă necesită mai mult timp (și, prin urmare, mai multă căldură) decât încălzirea a 1 kg de apă. Aceasta înseamnă că cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un corp depinde de masa acelui corp:

Q depinde de m.

Deci, pentru a calcula cantitatea de căldură, trebuie să cunoașteți capacitatea termică specifică a substanței din care este făcut corpul, masa acestui corp și diferența dintre temperaturile sale finale și inițiale.

De exemplu, trebuie să determinați câtă căldură este necesară pentru a încălzi o piesă de fier care cântărește 5 kg, cu condiția ca temperatura sa inițială să fie de 20 °C, iar temperatura finală să fie egală cu 620 °C.

Din Tabelul 8 aflăm că capacitatea termică specifică a fierului este c = 460 J/(kg*°C). Aceasta înseamnă că încălzirea a 1 kg de fier cu 1 °C necesită 460 J.

Pentru a încălzi 5 kg de fier cu 1 °C, va fi necesară de 5 ori mai multă căldură, adică 460 J * 5 = 2300 J.

Pentru a încălzi fierul nu cu 1 °C, ci cu Δt = 600 °C, va fi necesară încă de 600 de ori mai multă cantitate de căldură, adică 2300 J * 600 = 1.380.000 J. Va fi eliberată exact aceeași cantitate (modulo) de căldură și când acest fier de călcat se răcește de la 620 la 20 °C.

Aşa, pentru a afla cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un corp sau eliberată de acesta în timpul răcirii, trebuie să înmulțiți capacitatea termică specifică a corpului cu masa sa și cu diferența dintre temperatura finală și cea inițială.:

Când corpul este încălzit, tcon > tstart și, prin urmare, Q > 0. Când corpul este răcit, tcon< t нач и, следовательно, Q < 0.

1. Dați exemple care să arate că cantitatea de căldură primită de un corp atunci când este încălzit depinde de masa acestuia și de schimbările de temperatură. 2. Ce formulă este folosită pentru a calcula cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea unui corp sau eliberată de acesta la răcire?

În această lecție vom învăța cum să calculăm cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un corp sau eliberată de acesta la răcire. Pentru a face acest lucru, vom rezuma cunoștințele care au fost dobândite în lecțiile anterioare.

În plus, vom învăța, folosind formula cantității de căldură, să exprimăm cantitățile rămase din această formulă și să le calculăm, cunoscând alte cantități. Se va lua în considerare și un exemplu de problemă cu o soluție pentru calcularea cantității de căldură.

Această lecție este dedicat calculului cantității de căldură atunci când un corp este încălzit sau eliberat de acesta atunci când este răcit.

Capacitatea de a calcula cantitatea necesară de căldură este foarte importantă. Acest lucru poate fi necesar, de exemplu, atunci când se calculează cantitatea de căldură care trebuie transmisă apei pentru a încălzi o cameră.

Orez. 1. Cantitatea de căldură care trebuie transmisă apei pentru a încălzi camera

Sau pentru a calcula cantitatea de căldură care este eliberată atunci când combustibilul este ars în diferite motoare:

Orez. 2. Cantitatea de căldură care este eliberată atunci când combustibilul este ars în motor

De asemenea, aceste cunoștințe sunt necesare, de exemplu, pentru a determina cantitatea de căldură care este eliberată de Soare și cade pe Pământ:

Orez. 3. Cantitatea de căldură eliberată de Soare și căzută pe Pământ

Pentru a calcula cantitatea de căldură, trebuie să știți trei lucruri (Fig. 4):

• greutatea corporală (care poate fi măsurată de obicei cu ajutorul unei cântar);
• diferența de temperatură cu care un corp trebuie să fie încălzit sau răcit (măsurată de obicei cu ajutorul unui termometru);
• capacitatea termică specifică a corpului (care poate fi determinată din tabel).

Orez. 4. Ce trebuie să știți pentru a determina

Formula prin care se calculează cantitatea de căldură arată astfel:

Următoarele cantități apar în această formulă:

Cantitatea de căldură măsurată în jouli (J);

Capacitatea termică specifică a unei substanțe se măsoară în ;

- diferența de temperatură, măsurată în grade Celsius ().

Să luăm în considerare problema calculării cantității de căldură.

Sarcină

Un pahar de cupru cu o masă de grame conține apă cu un volum de litru la o temperatură. Câtă căldură trebuie transferată unui pahar cu apă pentru ca temperatura acestuia să devină egală cu?

Orez. 5. Ilustrație a condițiilor problemei

Mai întâi notăm o condiție scurtă ( Dat) și convertiți toate cantitățile în sistemul internațional (SI).

Soluţie:

Mai întâi, stabiliți ce alte cantități avem nevoie pentru a rezolva această problemă. Folosind tabelul capacității termice specifice (Tabelul 1) găsim (capacitatea termică specifică a cuprului, deoarece după condiție sticla este cupru), (capacitatea termică specifică a apei, deoarece după condiție există apă în sticlă). În plus, știm că pentru a calcula cantitatea de căldură avem nevoie de o masă de apă. Conform condiției, ni se dă doar volumul. Prin urmare, din tabel luăm densitatea apei: (Tabelul 2).

Masă 1. Capacitatea termică specifică a unor substanțe,

Masă 2. Densitățile unor lichide

Acum avem tot ce ne trebuie pentru a rezolva această problemă.

Rețineți că cantitatea finală de căldură va consta din suma cantității de căldură necesară pentru a încălzi sticla de cupru și cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi apa din el:

Să calculăm mai întâi cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un pahar de cupru:

Înainte de a calcula cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea apei, să calculăm masa de apă folosind o formulă care ne este familiară din clasa a 7-a:

Acum putem calcula:

Apoi putem calcula:

Să ne amintim ce înseamnă kilojulii. Prefixul „kilo” înseamnă .

Răspuns:.

Pentru comoditatea rezolvării problemelor de găsire a cantității de căldură (așa-numitele probleme directe) și a cantităților asociate acestui concept, puteți utiliza următorul tabel.