Народна Освіта » Фізика » § 7. Кількість теплоти. Питома теплоємність речовини

НАРОДНА ОСВІТА

§ 7. Кількість теплоти. Питома теплоємність речовини

Кількість теплоти.

Одиниці кількості теплоти

Питома теплоємність речовини

КІЛЬКІСТЬ ТЕПЛОТИ. Під час теплообміну більш нагріті тіла передають менш нагрітим теплоту. При цьому змінюється внутрішня енергія як тіла, що віддає теплоту, так і тіла, що її отримує. Ці зміни оцінюють кількістю теплоти Q. Кількісною характеристикою теплообміну є кількість теплоти — енергія, передана тілом у процесі теплообміну. Тобто зміна внутрішньої енергії тіла AU дорівнює кількості теплоти, яку воно отримало або віддало під час теплообміну

AU = Q.

Отже, ми з’ясували, що кількість теплоти безпосередньо пов’язана зі зміною внутрішньої енергії тіла, яка, у свою чергу, пропорційна зміні його температури за умови сталої маси. Тоді

AU ~ At.

Кількість теплоти — це фізична величина, яка є мірою зміни внутрішньої енергії тіла під час теплообміну.

ОДИНИЦІ КІЛЬКОСТІ ТЕПЛОТИ. Якщо в процесі теплообміну тіло віддає або отримує певну кількість теплоти, це означає, що його внутрішня енергія, відповідно, або зменшується або збільшується. Оскільки кількість теплоти, яку віддає або отримує тіло, характеризує зміну його внутрішньої енергії, то за одиницю вимірювання кількості теплоти прийнято джоуль (Дж).

Тобто кількість теплоти, так само, як і робота й енергія, вимірюється в джоулях (Дж).

Особливістю кількості теплоти є те, що це кількісна характеристика саме теплових процесів. Тепловий стан того чи іншого тіла за відсутності теплообміну характеризується внутрішньою енергією.

ПИТОМА ТЕПЛОЄМНІСТЬ РЕЧОВИНИ. Кількість теплоти, яку отримує тіло під час нагрівання, буде тим більшою, чим вища температура t2, до якої нагрілося тіло, порівняно з його початковою температурою tx.

Відповідно, тіло віддає тим більшу кількість теплоти, чим менша його кінцева температура порівняно з початковою. Отже, кількість теплоти, отримана тілом під час нагрівання або віддана під час охолодження, пропорційна зміні температури (Δί = t2 - ί,):

Q = C At.    (7.1)

 

колои воду та гліцерин однакової маси. Помістимо в них термометри для спостережень зміни температури, а колби — в кювету з водою, яку підігріємо спиртівкою.

Коефіцієнт пропорційності C між кількістю теплоти Q та зміною температури At називають теплоємністю тіла.

Теплоємністю тіла називають фізичну величину, що показує, яка кількість теплоти необхідна, аби змінити температуру тіла на 1 °С.

Теплоємність тіла вимірюється в Дж/°С.

Кількість теплоти залежить від роду речовини. Звернемося до досліду. Наллємо у дві однакові

ADAl "VffOOTT T Tmvri п ГАТТ "Vff Г\ Ό TJTTV TAATVffA-

 

Будемо спостерігати за зміною температури води та гліцерину під час їх нагрівання за однакових умов. Помітимо, що температура гліцерину підвищуватиметься значно швидше, ніж температура води (рис. 7.1).

Це означає, що для нагрівання одиниці маси гліцерину на 1 °С потрібна менша кількість теплоти, ніж для нагрівання води.

Досліди показують, що для нагрівання тіл однакової маси, взятих при однаковій температурі, необхідна різна кількість теплоти. Так, у нашому досліді для нагрівання 1 кг води на 1 °С потрібно 4200 Дж теплоти, а для нагрівання 1 кг гліцерину на 1 °С — тільки 2400 Дж.

На практиці зручніше користуватися не теплоємністю тіла, а питомою теплоємністю, тобто теплоємністю одиниці маси речовини:

Питомою теплоємністю речовини називають фізичну величину, що показує, яка кількість теплоти необхідна для зміни температури речовини масою 1 кг на 1 °С.

Різні речовини мають різну питому теплоємність (табл. 7.1).

 

Питома теплоємність деяких сечовин

Речовина

Речовина

Золото

130

Графіт

750

Ртуть

140

Скло

840

Свинець

140

Цегла

880

Олово

230

Алюміній

920

Срібло

250

Олія

1700

Мідь

400

Лід

2100

Цинк

400

Гас

2100

Латунь

400

Ефір

2350

Залізо

460

Деревина

2400

Сталь

500

Спирт

2500

Чавун

540

Вода

4200

для нагрівання срібла масою 1 кг на 1 °С йому необхідно надати 250 Дж теплоти. Під час охолодження 1 кг срібла на 1 °С не виділиться кількість теплоти 250 Дж. Отже, під час зміни температури 1 кг срібла воно або виділяє, або поглинає кількість теплоти 250 Дж.

Питома теплоємність речовини у різних агрегатних станах — рідкому, твердому, газоподібному — не однакова. Приклад

Завдяки великій теплоємності вода в морях, озерах, річках, нагріваючись, поглинає значну кількість сонячної енергії і тривалий час її зберігає. Тому біля водних масивів не так спекотно влітку. В холодну пору року вода охолоджується, віддаючи в навколишній простір значну кількість тепла, тим самим пом’якшуючи клімат.

Через значну теплоємність води її використовують як теплоносій у системах водяного опалення, охолодження ядерних реакторів, автомобільних двигунів тощо.

Головне в цьому параграфі

Кількісною характеристикою теплообміну є кількість теплоти Q — енергія, передана тілом у процесі теплообміну. Кількість теплоти є мірою зміни внутрішньої енергії тіла під час теплообміну. Вона вимірюється так само, як і робота та енергія, у джоулях (Дж).

Кількість теплоти, отримана або витрачена тілом, залежить від його маси, роду речовини, з якої його виготовлено, та різниці початкової і кінцевої температур.

Питомою теплоємністю речовини називають фізичну величину, що показує, яка кількість теплоти необхідна для зміни температури речовини масою 1 кг на 1 °С.

Запитання для самоперевірки

1.    Яку фізичну величину називають кількістю теплоти?

2.    Поясніть фізичний зміст кількості теплоти. У яких одиницях вона вимірюється?

3.    Що називають питомою теплоємністю речовини?

4.    Що характеризує питома теплоємність речовини? У яких одиницях вона вимірюється?

5.    Чи відрізняється питома теплоємність речовини в різних агрегатних станах?

Домашній експеримент

Підготуйте три посудини з водою. Першу з теплою (з температурою, що приблизно дорівнює температурі тіла людини), другу з холодною (з-під крану), третю з водою кімнатної температури. Опустіть одну руку в посудину з теплою, а другу — в посудину з холодною водою. Вийміть обидві руки та опустіть їх у воду кімнатної температури. Порівняйте й поясніть свої відчуття.

 

Вправа до § 7

1(п). Для нагрівання тіла було використано 1 Дж теплоти. Наскільки змінилася внутрішня енергія тіла?

2(п). Під час охолодження тіла його внутрішня енергія зменшилася на 5 Дж. Яка кількість теплоти виділилася при цьому?

3(c). Яку кількість теплоти отримало тіло, виготовлене з речовини

JJvk

теплоємністю 2000 —, якщо воно нагрілося від температури

°С

20 °С до 80 °С?

4(c). Обчисліть теплоємність речовини, з якої виготовлене тіло, що остигнувши на 50 cC віддало 15 кДж теплоти.

5(д). Виберіть матеріал, яким би ви скористалися, щоб зняти кип’ячий чайник із металевою ручкою з плити: металева фольга, мокра ганчірка, губка для миття посуду, суха ганчірка. Поясніть вибір.

6(д). Виберіть матеріал, яким би ви скористалися для виготовлення ручки для кришки каструлі: залізо, алюміній, дерево, пластик. Поясніть вибір.

 

7(д). Чому медичну грілку заповнюють гарачою водою?

8(в). На рисунку наведено графіки нагрівання води й гліцерину однакової маси. Укажіть, який з графіків відповідає нагріванню кожної з рідин.

 

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Головко

 

Категорія: Фізика

Автор: evg от 7-08-2016, 14:24, Переглядів: 3949