§ 8. Кількість теплоти. Питомо теплоємність речовини

Таблиця 4 Дж

Питома теплоємність деяких речовин,-—

кг · с

Речовина		Речовина
Золото	130	Лабораторне скло	840
Свинець	140	Цегла	880
Олово	230	Алюміній	920
Срібло	250	Соняшникова олія	1700
Мідь	400	Лід	2100
Цинк	400	Гас	2100
Лат>чіь	400	Ефір	2350
Залізо	460	Дерево (дуб)	2400
Сталь	500	Спирт	2500
Чугун	540	Вода	4200
Г рафіт	750

Приклад розв’язування задачі

Щоб нагріти металеву кульку масою 110 г на 94 °С, потрібно 9,5 кДж енергії. Визначте матеріал, з якого виготовлена кулька та його питому теплоємність.

При розв’язуванні задачі необхідно виконувати наступну послідовність дій: 1) проаналізувати умову задачі, визначення відомі величини та знайти невідому; 2) записати коротко умову задачі в систематизованому вигляді та перевести значення величин в СІ; 3) вибудовати математичну модель фізичної задачі, записати рівняння, що відповідають фізичній моделі задачі; 4) враховати конкретні умови фізичної ситуації, описаної в задачі; 5) привести загальні рівняння до конкретних умов, відтворених в умові задачі, записати у формі рівняння співвідношення між невідомим і відомими величинами; 6) чисельно розв’язати рівняння відносно невідомого; 7) записати та проаналізувати отриману відповідь.

Розе ’язання.

У задачі сказано, що металеву кульку нагрівають. В даному випадку будемо вважати, що теплообміном з оточуючим середовищем можна знехтувати. Кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання кульки залежить від матеріалу, з якого вона виготовлена. Знаючи питому теплоємність матеріалу кульки можна визначити який це метал.

Кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання кульки, визначається за формулою

Q = cm(t₂-t_l),

де (i₂-ij) - At.

Тоді питома теплоємність матеріалу кульки:

Перевіримо одиниці шуканої величини:

Знайдемо числове значення шуканої величини:

За таблицею 4 визначаємо матеріал з якого виготовлена кулька. Це — алюміній.

Відповідь. Кулька виготовлена з алюмінію, питома теплоємність якого дорівнює

Запитання для самоперевірки

1. Яку фізичну величину називають кількістю теплоти?

Q. Яка одиниця кількості теплоти?

3. Від яких величин залежить кількість теплоти, яка передається тілу при нагріванні?

4.    Тілу при нагріванні передано кількість теплоти 100 Дж. Як змінилася при цьому його внутрішня енергія? Яку кількість теплоти віддасть це тіло, якщо при охолодженні його температура зміниться на стільки ж градусів, що і при нагріванні? Як при охолодженні зміниться його внутрішня енергія?

5.    Яку фізичну величину називають питомою теплоємністю речовини?

6.    Порівняйте питому теплоємність сталі та алюмінію. Порівняйте кількість теплоти, яку необхідно затратити для нагрівання сталевої і алюмінієвої деталей із однаковою масою при однаковій зміні температури.

Завдання 8

1.    Чому в радіаторах водяного опалення використовується вода?

2.    Представте графічно значення питомих теплоємностей срібла, міді, сталі, графіту та алюмінію у вигляді стовпчастої діаграми.

3.    Яку кількість теплоти необхідно надати 5 л води при нагріванні її від кімнатної температури (20 °С) до кипіння (100 °С)?

4.    Чому дорівнює питома теплоємність срібла, якщо при охолодженні срібної ложки з масою 50 г від 80 °С до ЗО °С виділилася кількість теплоти, що дорівнює 625 Дж?

5.    Чому дорівнює маса шматка міді, якщо на його нагрівання від 10 °С до 210 °С було витрачено кількість теплоти, рівну 16000 кДж?

6* На яку висоту можна підняти воду, затративши таку ж енергію, яка необхідна для нагрівання цієї води на 1 °С?

Маса води, налитої у сталеву каструлю, вдвічі менша від маси каструлі. Каструлю ставлять на вогонь. На що витрачається більше енергії: на нагрівання каструлі чи води? У скільки разів більше?

8_в. Порівняйте на дотик температуру дерев’яного й залізного тіл з однаковими масами до занурення в теплу воду і після. Поясніть причину відчуття різної температури в обох випадках

Робота з комп’ютером

Вивчіть матеріал уроку і виконайте запропоноване в електронному додатку завдання.

Вивчення теплового балансу за умов змішування води

з різною температурою

Мета роботи: порівняти кількість теплоти, яку отримала холодна вода, з кількістю теплоти, яку віддала гаряча вода в процесі теплообміну при їхньому змішуванні.

Обладнання. 1. Калориметр. 2. Вимірювальний циліндр (мензурка).

3. Термометр. 4. Стакан хімічний. 5. Гаряча і холодна вода. Примітка. Калориметр — прилад, що дозволяє вимірювати кількість теплоти, яка виділяється і поглинається в процесі теплообміну. Він сконструйований таким чином, щоб максимально зменшити теплообмін із зовнішніми тілами, що не перебувають в калориметрі. Найпростіший калориметр складається з двох посудин, одна з яких — алюмінієва — вставлена в іншу. Між посудинами утворюється повітряний проміжок. Алюмінієва посудина має блискучу поверхню, що зменшує випромінювання енергії. Так само зменшує втрати енергії шар повітря між посудинами, що має погану теплопровідність.

1.    Виміряйте об’єм V₁ холодної води за допомогою мензурки, обчисліть її масу m_v перелийте холодну воду в калориметр.

2.    Виміряйте температуру J₁ холодної води, налитої в калориметр.

3.    Виміряйте температуру t₂ гарячої води в посудині, в якій вона нагрівається.

4.    Налийте в калориметр гарячу воду.

5.    Виміряйте температуру суміші t, перемішавши воду в калориметрі і дочекавшись моменту, коли температура перестане змінюватися.

6.    Вилийте воду в мензурку і виміряйте її об’єм V.

7.    Визначте об’єм гарячої води: V₂ = V- V₁.

8.    Обчисліть масу т₂ гарячої води.

9.    Занесіть результати всіх вимірювань у таблицю.

10.    Розрахуйте кількість теплоти Q₁, яку отримала холодна вода, і кількість теплоти Q₂, яку віддала гаряча вода. Занесіть результати в таблицю.

11. Порівняйте кількості теплоти Q₁ та Q₂ і зробіть висновки.

1. Дайте відповідь на наступні запитання:

—    Які можливі причини в розбіжностях значень кількості теплоти, яку отримала холодна вода і яку віддала гаряча вода?

—    Чому у калориметрі вода остигає значно повільніше ніж у звичайній посудині?

—    Яким чином можна виготовити найпростіший калориметр?

Лабораторна робота № 2

Визначення питомої теплоємності речовини

Мета роботи: навчитися вимірювати питому теплоємність речовини. Обладнання. 1. Металеве тіло на нитці. 2. Калориметр. 3. Стакан з холодною водою. 4. Термометр. 5. Ваги. 6. Набір важків. 7. Вимірювальний циліндр (мензурка). 8. Посудина з гарячою водою. 9. Шматочок тканини.

1.    Налийте в калориметр за допомого вимірювального циліндра холодну воду об’ємом 100-150 мл. Виміряйте об’єм цієї води V₁ та обчисліть її масу

("*1 = PV,)·

2.    Визначте температуру J₁ води в калориметрі за допомогою термометра.

3.    Нагрійте металеве тіло опустивши його в посудину з гарячою водою. Після встановлення теплової рівноваги виміряйте температуру t₂ гарячої води. Температура тіла буде дорівнювати температурі гарячої води.

4.    Опустіть в калориметр з водою нагріте в гарячій воді металеве тіло.

5.    Виміряйте температуру t води в калориметрі після того, як установиться теплова рівновага між водою й опущеним у неї тілом.

6.    Вийміть металеве тіло з калориметра, протріть його тканиною та виміряйте його масу т₂.

7.    Занесіть отримані результати вимірювань у таблицю.

8. Вважаючи, що калориметр отримав незначну кількість теплоти в порівнянні з водою, обчисліть питому теплоємність речовини металевого тіла за формулою:

Результати обчислень занесіть в таблицю.

9. Визначте, з якої речовини зроблено металеве тіло, порівнявши отримане значення питомої теплоємності з табличним значенням.

1. Дайте відповідь на наступні запитання:

—    Що таке питома теплоємність?

—    Які чинники вплинули на точність отриманого результату?

—    Якою повинна бути різниця температур гарячої та холодної води для одержання більш точних результатів?

Q. Запропонуйте метод визначення питомої теплоємності рідин.

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Пістун