Co szybciej nagrzeje się na kuchence - czajnik lub wiadro wody? Odpowiedź jest oczywista - czajnik. Zatem drugie pytanie brzmi: dlaczego?

Odpowiedź jest nie mniej oczywista - ponieważ masa wody w czajniku jest mniejsza. W porządku. A teraz możesz zrobić sobie najbardziej prawdziwe doznania fizyczne w domu. Aby to zrobić, będziesz potrzebować dwóch identycznych małych garnków, równej ilości wody i oleju roślinnego, na przykład pół litra i kuchenki. Umieścić garnki z olejem i wodą na tym samym ogniu. A teraz po prostu patrz, że szybciej się nagrzeje. Jeśli jest termometr do cieczy, możesz go użyć, jeśli nie, możesz od czasu do czasu próbować palcem temperaturę, tylko ostrożnie, aby się nie poparzyć. W każdym razie wkrótce zobaczysz, że olej nagrzewa się znacznie szybciej niż woda. I jeszcze jedno pytanie, które można również zrealizować w formie doświadczenia. Który wrze szybciej - ciepła woda czy zimno? Wszystko znów jest oczywiste - najpierw będzie ciepło na mecie. Dlaczego wszystkie te dziwne pytania i doświadczenia? Ponadto w celu ustalenia wielkości fizycznej, zwanej „ilością ciepła”.

Ilość ciepła

Ilość ciepła to energia, którą ciało traci lub zyskuje w wyniku wymiany ciepła. Wyraźnie wynika to również z nazwy. Podczas chłodzenia ciało straci trochę ilość ciepła, a po podgrzaniu - wchłonąć. Odpowiedzi na nasze pytania pokazały nam co decyduje o ilości ciepła? Po pierwsze, im większa masa ciała, tym większa ilość ciepła musi zostać wydana na zmianę jego temperatury o jeden stopień. Po drugie, ilość ciepła wymagana do ogrzania ciała zależy od substancji, z której się składa, to znaczy od rodzaju substancji. Po trzecie, różnica w temperaturze ciała przed i po przekazywaniu ciepła jest również ważna dla naszych obliczeń. W oparciu o powyższe możemy określ ilość ciepła za pomocą wzoru:

Q \u003d cm (t_2-t_1),

gdzie Q jest ilością ciepła
m to masa ciała
(t_2-t_1) to różnica między początkową a końcową temperaturą ciała,
c to ciepło właściwe substancji, znalezione w odpowiednich tabelach.

Za pomocą tej formuły możesz obliczyć ilość ciepła, która jest niezbędna do ogrzania dowolnego ciała lub która zostanie uwolniona podczas chłodzenia.

Mierzona jest ilość ciepła w dżulach (1 J), a także każdy rodzaj energii. Jednak ta wartość została wprowadzona nie tak dawno, a ludzie zaczęli mierzyć ilość ciepła znacznie wcześniej. I użyli jednostki, która jest szeroko stosowana w naszych czasach - kalorii (1 cal). 1 kaloria to ilość ciepła potrzebna do podgrzania 1 grama wody na 1 stopień Celsjusza. Kierując się tymi danymi, miłośnicy liczenia kalorii w jedzeniu mogą, ze względu na zainteresowanie, obliczyć, ile litrów wody można gotować z energią, którą spożywają z jedzeniem w ciągu dnia.

Ilość ciepła - Energia, którą ciało zyskuje lub traci podczas wymiany ciepła.
Ilość ciepła wymagana przez ciało do ogrzewania zależy od jego m, różnicy temperatur i charakteru substancji.
Q to ilość ciepła.
Im więcej m ciał, tym więcej Q będzie potrzebne. Podczas chłodzenia ciało przekazuje większe Q, tym bardziej jego m.
Ilość ciepła można zmierzyć za pomocą kalorymetru.
Ciepło właściwe - ilość ciepła wymagana dla danego ciała o wadze 1 kg do ogrzewania o 1 ° C.
c () oznacza ciepło właściwe. W różnych substancjach jest inaczej.
Na przykład: woda \u003d 4200 (), lód \u003d 2100 ().
Obliczenie Q:
Q \u003d cmDt
Dt \u003d t do - t n
Podczas wymiany ciepła, U korpusów grzewczych wzrasta o tyle, ile maleje U korpusów chłodzących.
Q 1 \u003d Q 2 to równanie bilansu cieplnego.

BILET №7

Topienie i utwardzanie ciał krystalicznych. SPECJALNE OGRZEWANIE W STALI OBJAŚNIENIE PROCESU ROZTWORZENIA I UTWARDZANIA NA PODSTAWIE DOKTRYNY NA STRUKTURZE MOLEKULARNEJ SUBSTANCJI.

Topienie - przejście substancji ze stanu stałego do ciekłego.
Temperatura topnienia - temperatura, w której topią się substancje.
Substancje zestalają się przy tej samej stałej t, gdy się topią. Ciała amorficzne nie mają określonego topnienia t.
Cała energia dostarczana do ciała podczas topienia idzie na zniszczenie sieci krystalicznej, a podczas krzepnięcia - na wyrównanie.
Przy tych procesach E k pozostaje takie samo, a E n zmienia się.
Specyficzne ciepło topnienia - fizyczna ilość pokazująca, ile ciepła należy podać ciału krystalicznemu o wadze 1 kg, aby całkowicie przenieść go do stanu ciekłego podczas topnienia.
l () - ciepło właściwe topienie.
Q \u003d lm
Po podgrzaniu do topnienia t średnia prędkość cząsteczkowa wzrasta Þ Е к it wzrasta Þ wzrasta zakres drgań molekularnych, porządek topnienia cząstek dis jest zakłócany.
Podczas krystalizacji Ek i prędkość cząsteczek w schłodzonej substancji maleje Þ układ cząsteczek zostaje uporządkowany Þ sieć krystaliczna jest wyrównana.

BILET №8

PAROWANIE I KONDENSACJA. PRZYCZYNY, NA KTÓRYCH WARTOŚĆ PARY PŁYNU ZALEŻY. OBJAŚNIENIE PROCESU FORMACJI PAROWEJ NA PODSTAWIE NAUCZANIA O STRUKTURZE MOLEKULARNEJ SUBSTANCJI.

Odparowanie - konwersja cieczy w parę.
Odparowanie - odparowanie z powierzchni cieczy.

Podczas ruchu cząsteczki wychodzą (na powierzchnię cieczy), jeśli ich E jest większe niż Ep, wówczas cząsteczka opuszcza ciecz.
Szybkość parowania cieczy zależy od:

2. Rodzaj substancji

3. Powierzchnia S.

4. Stan pary wodnej

Parowanie \u003d kondensacja

Kondensacja - konwersja pary w ciecz.
Kondensacji towarzyszy uwolnienie energii.

Przykładem parowania i kondensacji jest cykl wodny w przyrodzie.

Zadania do obliczania ilości ciepła rozwiązuje się za pomocą wzoru: Aby zapobiec mechanicznemu zapamiętywaniu wzoru, konieczne jest zwłaszcza na początku nauki tematu, aby zapytać uczniów o jego znaczenie i wyprowadzenie z rozumowania z wykorzystaniem pojęcia ciepła właściwego substancji. Początkowo wykonywane są tylko bezpośrednie obliczenia zgodnie ze wzorem, czyli określają ilość ciepła. Znalezienie innych ilości, a zwłaszcza temperatur. Dla wielu studentów nie jest to łatwe zadanie. Tutaj powinieneś stale sięgać do wiedzy matematyki i cierpliwie wyjaśniać istotę sprawy za pomocą prostych przykładów numerycznych. Jednocześnie konieczne jest uzgodnienie z nauczycielem matematyki, że poradzi sobie z kilkoma problemami na lekcjach algebry, które sprowadzają się do rozwiązywania równań tego typu. Jest to szczególnie konieczne, gdy uczniowie zaczynają rozwiązywać problemy, w których równania bilansu cieplnego będą w istocie stosowane.

Podczas rozwiązywania problemów według wzoru uczniowie powinni zwrócić uwagę na fakt, że aby znaleźć ciepło otrzymane lub oddane przez ciało, konieczne jest poznanie wartości bezwzględnej różnicy temperatur. Dlatego w obliczeniach dolną odejmuje się od wyższej temperatury w wartości bezwzględnej. Odejmowanie temperatury początkowej od temperatury końcowej w niektórych przypadkach może prowadzić do ujemnej wartości ciepła, co będzie wymagało dodatkowych wyjaśnień lub, w przypadku rozwiązywania problemów z równaniem bilansu cieplnego, ogólnie, do błędnej odpowiedzi.

Zadania związane z obliczaniem ilości ciepła powinny być tak proste, jak to możliwe. Bardziej złożone zadania w kolejności powtarzania i pogłębiania materiału należy rozwiązać, badając fizykę molekularną w dziewiątej klasie. Aby tworzyć obrazy i pomysły na temat procesów termicznych, pożądane jest, aby mieć szerszy zakres

stosować graficzne metody rozwiązywania problemów. Niestety do czasu przestudiowania tego materiału uczniowie w klasie 7 nie mieli jeszcze umiejętności rysowania wykresów. Dlatego nauczyciel fizyki musi przeprowadzić specjalną lekcję na ten temat.

190. 1 kg wody i żelaza ogrzano o ile zmieniła się ich energia wewnętrzna i jak tę zmianę wyjaśnić teorią molekularną?

191. Co ostygnie szybciej od 100 ° C do temperatury pokojowej: żelazko lub czajnik aluminiowy, którego masa wraz z wodą jest równa masie żelaza?

192 (e). Za pomocą termometru i szklanek z ciepłą i zimną wodą ustal, który z dwóch małych ciał ma dużą pojemność cieplną.

193. Rysunek 28 pokazuje wykres temperatury wody, miedzi i żelaza uzyskanych przez ogrzewanie na palnikach, które wytwarzają równe ilości ciepła w regularnych odstępach czasu. Wskaż, który jest zbudowany na wodę, a który na miedź, a który na żelazo.

194. Na piecu ogrzewano aluminiową patelnię z wodą. Masa miski z wodą - Twórz przykładowe wykresy wzrostu w czasie ciepła odbieranego przez wodę i miskę.

195. Zgodnie z poprzednim zadaniem obliczyć, ile ciepła potrzeba na podgrzanie wody i garnka od 10 do 60 ° C.

Decyzja. Ilość ciepła odbieranego przez patelnię:

Ilość ciepła odbieranego przez wodę:

196. Aby określić właściwą pojemność cieplną stali w kalorymetrze zawierającym wodę o temperaturze 13 ° C, upuszczono stalowy korpus o masie podgrzanej do 100 ° C. Temperatura wody w kalorymetrze wzrosła, aby znaleźć właściwą pojemność cieplną stali.

Decyzja. Zadanie jest rozpatrywane w związku z wdrożeniem praca laboratoryjna z definicji ciepła właściwego ciało stałe. Wymaga przygotowania i rozwiązania równania bilansu cieplnego.

Biorąc pod uwagę nieodpowiednie przygotowanie matematyczne uczniów, stopniowo zbliżają się do wymaganego równania, wykonując serię pośrednich kroków. Oznacza to, że problem powinien zostać rozwiązany metodą syntetyczną, najlepiej za pomocą pytań, nie próbując uzyskać równania w formie ogólnej.

Nie ma potrzeby wprowadzania specjalnego oznaczenia temperatury mieszaniny literą w klasie VII.

1. Ile ciepła otrzymała woda?

2. Ile ciepła wydzielało ciało?

Zgodnie z prawem zachowania gradobicia energetycznego.

3. Jakie jest ciepło właściwe stali?

Analizując rozwiązanie, należy zwrócić uwagę studentów na fakt, że w pierwszym przybliżeniu nie uwzględniono strat ciepła spowodowanych ogrzewaniem kalorymetru, powietrza itp.

W całości uczniowie powinni nauczyć się technik obliczania równań bilansu cieplnego w klasie IX. Wyjaśniamy niektóre pytania metodologii rozwiązywania tego typu problemów na przykładzie problemów 197 i 198.

197. Najpierw do naczynia wlano wodę o temperaturze, a następnie wodę o temperaturze Określ temperaturę mieszaniny. Zaniedbaj ogrzewanie naczynia.

Rozwiązanie 1. Zgadzamy się napisać po lewej stronie równania warunki odnoszące się do oddawanego ciepła, a po prawej - odbierane przez ciała.

Jeśli podczas rozwiązywania tego problemu uczeń znajdzie różnicę między temperaturą początkową a końcową, wówczas otrzyma równanie gradowe i absurdalną odpowiedź

Rozwiązanie 2. Przygotujemy tabelę i na podstawie jej danych wykreślimy ogrzewanie i chłodzenie pobranych ilości wody (ryc. 29).

(patrz skan)

Wykres narysowany na papierze w szachownicę zeszytu studenta daje dokładnie taką samą wartość drugiemu znakowi, jak obliczenia zgodnie z równaniem bilansu cieplnego.

198. W 200 g wody w 20 ° C umieść żelazo w 10 ° miedzi w Znajdź temperaturę mieszaniny.

Decyzja. Złożoność zadania polega na tym, że nie jest jasne, czy woda oddaje, czy odbiera ciepło. Jednak przy rozwiązywaniu poprawna odpowiedź zostanie uzyskana, jeśli będziemy przestrzegać ogólnej zasady: zanotuj ciepło wydzielane przez ciała po lewej stronie równania i odejmij niższą temperaturę od rzekomo wyższej temperatury. Uzyskanie terminu ze znakiem ujemnym jest równoznaczne z przeniesieniem go do innej części równania ze znakiem plus (reguła obowiązuje przy braku przekształceń agregujących).

Powiedzmy, że woda dostaje ciepła

Jeśli założymy, że woda się ochładza, równanie przybierze postać

Oba równania dają tę samą odpowiedź. Jednak drugie równanie poprawnie opisuje proces; na co studenci powinni zwrócić uwagę podczas analizy wyniku.