1. Schimbare energie interna prin efectuarea muncii se caracterizează prin cantitatea de muncă, i.e. munca este o măsură a schimbării energiei interne într-un proces dat. Modificarea energiei interne a unui corp în timpul transferului de căldură este caracterizată de o mărime numită cantitatea de căldură.

Cantitatea de căldură este modificarea energiei interne a unui corp în timpul procesului de transfer de căldură fără a lucra.

Cantitatea de căldură este notată cu litera ​\(Q\) ​. Deoarece cantitatea de căldură este o măsură a modificării energiei interne, unitatea sa este joule (1 J).

Când un corp transferă o anumită cantitate de căldură fără să lucreze, energia sa internă crește; dacă corpul degajă o anumită cantitate de căldură, atunci energia sa internă scade.

2. Dacă turnați 100 g de apă în două vase identice, unul și 400 g în celălalt la aceeași temperatură și le puneți pe arzătoare identice, atunci apa din primul vas va fierbe mai devreme. Astfel, cu cât masa unui corp este mai mare, cu atât este mai mare cantitatea de căldură de care are nevoie pentru a se încălzi. Același lucru este valabil și în cazul răcirii: atunci când un corp de masă mai mare este răcit, degajă o cantitate mai mare de căldură. Aceste corpuri sunt făcute din aceeași substanță și se încălzesc sau se răcesc cu același număr de grade.

​3. Dacă acum încălzim 100 g de apă de la 30 la 60 °C, i.e. la 30 °C, apoi până la 100 °C, adică cu 70 °C, apoi în primul caz va dura mai puțin timp pentru încălzire decât în ​​al doilea și, în consecință, încălzirea apei cu 30 °C va necesita mai puțină căldură decât încălzirea apei cu 70 °C. Astfel, cantitatea de căldură este direct proporțională cu diferența dintre temperaturile finale ​\((t_2\,^\circ C) \) ​ și inițiale \((t_1\,^\circ C) \): ​\( Q\sim(t_2-t_1) \) ​.

4. Dacă acum turnați 100 g de apă într-un vas și turnați puțină apă într-un alt vas identic și puneți în el un corp metalic astfel încât masa sa și masa de apă să fie de 100 g și încălziți vasele pe plăci identice, atunci veți observa că într-un vas care conține doar apă va avea o temperatură mai scăzută decât unul care conține apă și un corp metalic. Prin urmare, pentru ca temperatura conținutului din ambele vase să fie aceeași, este necesar să se transfere mai multă căldură apei decât apei și corpului metalic. Astfel, cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea unui corp depinde de tipul de substanță din care este făcut corpul.

5. Dependența cantității de căldură necesară pentru încălzirea unui corp de tipul de substanță este caracterizată de o mărime fizică numită capacitatea termică specifică a unei substanțe.

O cantitate fizică egală cu cantitatea de căldură care trebuie transmisă unui kg de substanță pentru a o încălzi cu 1 ° C (sau 1 K) se numește capacitatea termică specifică a substanței.

1 kg de substanță eliberează aceeași cantitate de căldură atunci când este răcită cu 1 °C.

Capacitatea termică specifică este notă cu litera ​\(c\)​. Unitatea de capacitate termică specifică este 1 J/kg °C sau 1 J/kg K.

Capacitatea termică specifică a substanțelor se determină experimental. Lichidele au o capacitate termică specifică mai mare decât metalele; Apa are cea mai mare căldură specifică, aurul are o căldură specifică foarte mică.

Căldura specifică a plumbului este de 140 J/kg °C. Aceasta înseamnă că pentru a încălzi 1 kg de plumb cu 1 °C este necesar să consumați o cantitate de căldură de 140 J. Aceeași cantitate de căldură va fi eliberată atunci când 1 kg de apă se răcește cu 1 °C.

Deoarece cantitatea de căldură este egală cu modificarea energiei interne a corpului, putem spune că capacitatea termică specifică arată cât de mult se modifică energia internă a 1 kg dintr-o substanță atunci când temperatura acesteia se schimbă cu 1 °C. În special, energia internă a 1 kg de plumb crește cu 140 J când este încălzit cu 1 °C și scade cu 140 J când este răcit.

Cantitatea de căldură ​\(Q \) ​ necesară pentru a încălzi un corp de masă ​\(m \) ​ de la temperatura \((t_1\,^\circ C) \) la temperatura \((t_2\,^\ circ C) \) este egal cu produsul capacității termice specifice a substanței, masa corporală și diferența dintre temperaturile finale și inițiale, i.e.

\[ Q=cm(t_2()^\circ-t_1()^\circ) \]

Aceeași formulă este folosită pentru a calcula cantitatea de căldură pe care o degajă un corp atunci când se răcește. Numai în acest caz temperatura finală trebuie scăzută din temperatura inițială, adică. din valoare mai mare scade temperatura mai mica.

6. Exemplu de rezolvare a problemei. 100 g de apă la o temperatură de 20 °C se toarnă într-un pahar care conține 200 g de apă la o temperatură de 80 °C. După care temperatura din vas a ajuns la 60 °C. Câtă căldură a primit apa rece și câtă căldură a emis apa caldă?

Când rezolvați o problemă, trebuie să efectuați următoarea secvență de acțiuni:

1. notează pe scurt condițiile problemei;
2. convertiți valorile cantităților în SI;
3. analizați problema, stabiliți ce corpuri sunt implicate în schimbul de căldură, care corpuri emit energie și care primesc;
4. rezolva problema in vedere generala;
5. efectuați calcule;
6. analiza raspunsul primit.

1. Sarcina.

Dat:
​\(m_1 \) ​ = 200 g
​\(m_2\) ​ = 100 g
​\(t_1 \) ​ = 80 °C
​\(t_2 \) ​ = 20 °C
​\(t\) ​ = 60 °C
______________

​\(Q_1 \) ​ — ? ​\(Q_2 \) ​ — ?
​\(c_1 \) ​ = 4200 J/kg °C

2. SI:​\(m_1\) ​ = 0,2 kg; ​\(m_2\) ​ = 0,1 kg.

3. Analiza sarcinilor. Problema descrie procesul de schimb de căldură între cald și apă rece. Apa fierbinte degajă o cantitate de căldură ​\(Q_1 \) ​ și se răcește de la temperatură ​\(t_1 \) ​ la temperatură ​\(t \) ​. Apă rece primește cantitatea de căldură ​\(Q_2 \) ​ și se încălzește de la temperatură ​\(t_2 \) ​ la temperatură ​\(t \) ​.

4. Rezolvarea problemei în formă generală. Cantitatea de căldură dată apa fierbinte, se calculează prin formula: ​\(Q_1=c_1m_1(t_1-t) \) ​.

Cantitatea de căldură primită de apa rece se calculează prin formula: \(Q_2=c_2m_2(t-t_2) \) .

5. Calcule.
​\(Q_1 \) ​ = 4200 J/kg · °С · 0,2 kg · 20 °С = 16800 J
\(Q_2\) = 4200 J/kg °C 0,1 kg 40 °C = 16800 J

6. Răspunsul este că cantitatea de căldură degajată de apa caldă este egală cu cantitatea de căldură primită de apa rece. În acest caz s-a luat în considerare o situație idealizată și nu s-a ținut cont de faptul că s-a folosit o anumită cantitate de căldură pentru a încălzi paharul în care se afla apa și aerul din jur. În realitate, cantitatea de căldură degajată de apa caldă este mai mare decât cantitatea de căldură primită de apa rece.

Partea 1

1. Capacitatea termică specifică a argintului este de 250 J/(kg °C). Ce înseamnă acest lucru?

1) când 1 kg de argint se răcește la 250 °C, se eliberează o cantitate de căldură de 1 J
2) când 250 kg de argint se răcește cu 1 °C, se eliberează o cantitate de căldură de 1 J
3) când 250 kg de argint se răcește cu 1 °C, este absorbită o cantitate de căldură de 1 J
4) când 1 kg de argint se răcește cu 1 °C, se eliberează o cantitate de căldură de 250 J

2. Capacitatea termică specifică a zincului este de 400 J/(kg °C). Înseamnă că

1) când 1 kg de zinc este încălzit la 400 °C, energia sa internă crește cu 1 J
2) când 400 kg de zinc sunt încălzite cu 1 °C, energia sa internă crește cu 1 J
3) pentru a încălzi 400 kg de zinc cu 1 °C este necesar să consumați 1 J de energie
4) când 1 kg de zinc este încălzit cu 1 °C, energia sa internă crește cu 400 J

3. La transferul cantității de căldură ​\(Q \) ​ către un corp solid cu masă ​\(m \) ​, temperatura corpului a crescut cu ​\(\Delta t^\circ \) ​. Care dintre următoarele expresii determină capacitatea termică specifică a substanței acestui corp?

1) ​\(\frac(m\Delta t^\circ)(Q) \)​
2) \(\frac(Q)(m\Delta t^\circ) \)​
3) \(\frac(Q)(\Delta t^\circ) \) ​
4) \(Qm\Delta t^\circ \) ​

4. Figura prezintă un grafic al dependenței cantității de căldură necesară pentru a încălzi două corpuri (1 și 2) de aceeași masă de temperatură. Comparați valorile capacității termice specifice (​\(c_1 \) ​ și ​\(c_2 \) ​) ale substanțelor din care sunt fabricate aceste corpuri.

1) ​\(c_1=c_2 \) ​
2) ​\(c_1>c_2 \) ​
3)\(c_1 4) răspunsul depinde de valoarea masei corpurilor

5. Diagrama arată cantitatea de căldură transferată către două corpuri de masă egală atunci când temperatura lor se modifică cu același număr de grade. Ce relație este corectă pentru capacitățile termice specifice ale substanțelor din care sunt formate corpurile?

1) \(c_1=c_2\)
2) \(c_1=3c_2\)
3) \(c_2=3c_1\)
4) \(c_2=2c_1\)

6. Figura prezintă un grafic al temperaturii unui corp solid în funcție de cantitatea de căldură pe care o degajă. Greutate corporală 4 kg. Care este capacitatea termică specifică a substanței acestui corp?

1) 500 J/(kg °C)
2) 250 J/(kg °C)
3) 125 J/(kg °C)
4) 100 J/(kg °C)

7. La încălzirea unei substanțe cristaline care cântărește 100 g, s-a măsurat temperatura substanței și cantitatea de căldură transmisă substanței. Datele de măsurare au fost prezentate sub formă de tabel. Presupunând că pierderile de energie pot fi neglijate, determinați capacitatea termică specifică a substanței în stare solidă.

1) 192 J/(kg °C)
2) 240 J/(kg °C)
3) 576 J/(kg °C)
4) 480 J/(kg °C)

8. Pentru a încălzi 192 g de molibden cu 1 K, trebuie să îi transferați o cantitate de căldură de 48 J. Care este căldura specifică a acestei substanțe?

1) 250 J/(kg K)
2) 24 J/(kg K)
3) 4·10 -3 J/(kg K)
4) 0,92 J/(kg K)

9. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi 100 g de plumb de la 27 la 47 °C?

1) 390 J
2) 26 kJ
3) 260 J
4) 390 kJ

10. Încălzirea unei cărămizi de la 20 la 85 °C necesită aceeași cantitate de căldură ca și încălzirea apei de aceeași masă cu 13 °C. Capacitatea termică specifică a cărămizii este

1) 840 J/(kg K)
2) 21000 J/(kg K)
3) 2100 J/(kg K)
4) 1680 J/(kg K)

11. Din lista de afirmații de mai jos, selectați două dintre cele corecte și scrieți numărul lor în tabel.

1) Cantitatea de căldură pe care o primește un corp atunci când temperatura îi crește cu un anumit număr de grade este egală cu cantitatea de căldură pe care o degajă acest corp atunci când temperatura lui scade cu același număr de grade.
2) Când o substanță se răcește, energia ei internă crește.
3) Cantitatea de căldură pe care o primește o substanță atunci când este încălzită este folosită în principal pentru a crește energia cinetică a moleculelor sale.
4) Cantitatea de căldură pe care o primește o substanță atunci când este încălzită este folosită în principal pentru a crește energia potențială de interacțiune a moleculelor sale
5) Energia internă a unui corp poate fi schimbată numai prin transmiterea unei anumite cantități de căldură acestuia

12. Tabelul prezintă rezultatele măsurătorilor de masă ​\(m\) ​, modificările de temperatură ​\(\Delta t\) ​ și cantitatea de căldură ​\(Q\) ​ eliberată în timpul răcirii cilindrilor din cupru sau aluminiu .

Care afirmații corespund rezultatelor experimentului? Selectați două dintre cele corecte din lista oferită. Indicați-le numerele. Pe baza măsurătorilor efectuate, se poate argumenta că cantitatea de căldură eliberată în timpul răcirii

1) depinde de substanța din care este fabricat cilindrul.
2) nu depinde de substanța din care este fabricat cilindrul.
3) crește odată cu creșterea masei cilindrului.
4) crește odată cu creșterea diferenței de temperatură.
5) capacitatea termică specifică a aluminiului este de 4 ori mai mare decât capacitatea termică specifică a staniului.

Partea 2

C1. Un corp solid care cântărește 2 kg este plasat într-un cuptor de 2 kW și începe să se încălzească. Figura arată dependența temperaturii ​\(t\) ​ a acestui corp de timpul de încălzire ​\(\tau \) ​. Care este capacitatea termică specifică a substanței?

1) 400 J/(kg °C)
2) 200 J/(kg °C)
3) 40 J/(kg °C)
4) 20 J/(kg °C)

Răspunsuri

Obiectiv de învățare: Introducerea conceptelor de cantitate de căldură și capacitatea de căldură specifică.

Scop de dezvoltare: Cultivarea atenției; invata sa gandesti, tragi concluzii.

1. Actualizarea subiectului

2. Explicarea materialului nou. 50 min.

Știți deja că energia internă a unui corp se poate modifica atât prin muncă, cât și prin transfer de căldură (fără a lucra).

Energia pe care un corp o câștigă sau o pierde în timpul transferului de căldură se numește cantitatea de căldură. (scrieți în caiet)

Aceasta înseamnă că unitățile de măsurare a cantității de căldură sunt și Jouli ( J).

Facem un experiment: două pahare într-unul cu 300 g apă, iar în celălalt 150 g, și un cilindru de fier cântărind 150 g. Ambele pahare sunt așezate pe aceeași țiglă. După ceva timp, termometrele vor arăta că apa din vasul în care se află corpul se încălzește mai repede.

Aceasta înseamnă că încălzirea a 150 g de fier necesită mai puțină căldură decât încălzirea a 150 g apă.

Cantitatea de căldură transferată unui corp depinde de tipul de substanță din care este făcut corpul. (scrieți în caiet)

Ne punem întrebarea: aceeași cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi corpuri de masă egală, dar formate din substanțe diferite, la aceeași temperatură?

Efectuăm un experiment cu dispozitivul lui Tyndall pentru a determina capacitatea termică specifică.

Încheiem: corpurile formate din substanțe diferite, dar de aceeași masă, renunță la răcire și necesită cantități diferite de căldură când sunt încălzite cu același număr de grade.

Tragem concluzii:

1. Pentru a încălzi corpuri de masă egală, formate din substanțe diferite, la aceeași temperatură, sunt necesare cantități diferite de căldură.

2. Corpuri de masă egală, formate din substanțe diferite și încălzite la aceeași temperatură. Când este răcit cu același număr de grade, se eliberează cantități diferite de căldură.

Tragem concluzia că cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi o unitate de masă a diferitelor substanțe cu un grad va varia.

Dăm definiția capacității termice specifice.

O mărime fizică egală numeric cu cantitatea de căldură care trebuie transferată unui corp cu o greutate de 1 kg pentru ca temperatura acestuia să se modifice cu 1 grad se numește capacitatea termică specifică a unei substanțe.

Introduceți unitatea de măsură pentru capacitatea termică specifică: 1J/kg*grad.

Sensul fizic al termenului : Capacitatea termică specifică arată în ce cantitate se modifică energia internă a 1 g (kg) a unei substanțe atunci când este încălzită sau răcită cu 1 grad.

Să ne uităm la tabelul capacităților termice specifice ale unor substanțe.

Rezolvăm problema analitic

Câtă căldură este necesară pentru a încălzi un pahar cu apă (200 g) de la 20 0 la 70 0 C.

Pentru a încălzi 1 g per 1 g, sunt necesari 4,2 J.

Și pentru a încălzi 200 g cu 1 g, va fi nevoie de încă 200 - 200 * 4,2 J.

Și pentru a încălzi 200 g cu (70 0 -20 0) va fi nevoie de încă (70-20) - 200 * (70-20) * 4,2 J

Înlocuind datele, obținem Q = 200 * 50 * 4,2 J = 42000 J.

Să scriem formula rezultată în termenii cantităților corespunzătoare

4. Ce determină cantitatea de căldură primită de un corp atunci când este încălzit?

Vă rugăm să rețineți că cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi orice corp este proporțională cu masa corpului și cu modificarea temperaturii acestuia.,

Există doi cilindri de masă egală: fier și alamă. Este aceeași cantitate de căldură necesară pentru a le încălzi același număr de grade? De ce?

Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi 250 g de apă de la 20 ° la 60 ° C.

Care este relația dintre calorii și joule?

O calorie este cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 g de apă cu 1 grad.

1 cal = 4,19 = 4,2 J

1kcal=1000cal

1kcal=4190J=4200J

3. Rezolvarea problemelor. 28 min.

Dacă cilindri de plumb, staniu și oțel cu o greutate de 1 kg încălziți în apă clocotită sunt așezați pe gheață, se vor răci și o parte din gheața de sub ele se va topi. Cum se va schimba energia internă a cilindrilor? Sub ce cilindru se va topi mai multă gheață, sub care mai puțin?

O piatră încălzită cu o greutate de 5 kg. Răcindu-se în apă cu 1 grad, îi transferă 2,1 kJ de energie. Care este capacitatea termică specifică a pietrei?

La întărirea unei dalte, aceasta a fost mai întâi încălzită la 650 0, apoi coborâtă în ulei, unde s-a răcit la 50 0 C. Ce cantitate de căldură a fost eliberată dacă masa sa era de 500 de grame.

Câtă căldură a fost folosită pentru a încălzi un semifabricat de oțel pentru arborele cotit al compresorului cu o greutate de 35 kg de la 20 0 la 1220 0 C.

Muncă independentă

Ce tip de transfer de căldură?

Elevii completează tabelul.

1. Aerul din cameră este încălzit prin pereți.
2. Printr-o fereastră deschisă în care pătrunde aer cald.
3. Prin sticla care lasa sa intre razele soarelui.
4. Pământul este încălzit de razele soarelui.
5. Lichidul este încălzit pe aragaz.
6. Lingura de oțel este încălzită de ceai.
7. Aerul este încălzit de lumânare.
8. Gazul se deplasează în apropierea părților generatoare de combustibil ale mașinii.
9. Încălzirea țevii unei mitraliere.
10. Lapte la fiert.

5. Tema pentru acasă: Peryshkin A.V. „Fizica 8” § §7, 8; culegere de probleme 7-8 Lukashik V.I. Nr. 778-780, 792,793 2 min.

(sau transfer de căldură).

Capacitatea termică specifică a unei substanțe.

Capacitate termica- aceasta este cantitatea de căldură absorbită de un corp atunci când este încălzit cu 1 grad.

Capacitatea termică a unui corp este indicată printr-o literă latină majusculă CU.

De ce depinde capacitatea termică a unui corp? În primul rând, din masa sa. Este clar că încălzirea, de exemplu, a 1 kilogram de apă va necesita mai multă căldură decât încălzirea a 200 de grame.

Dar tipul de substanță? Să facem un experiment. Să luăm două vase identice și, după ce am turnat apă cu o greutate de 400 g într-unul dintre ele și ulei vegetal cu o greutate de 400 g în celălalt, vom începe să le încălzim folosind arzătoare identice. Observând citirile termometrului, vom vedea că uleiul se încălzește rapid. Pentru a încălzi apa și uleiul la aceeași temperatură, apa trebuie încălzită mai mult timp. Dar cu cât încălzim mai mult apa, cu atât primește mai multă căldură de la arzător.

Astfel, încălzirea aceleiași mase de substanțe diferite la aceeași temperatură necesită cantități diferite de căldură. Cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea unui corp și, prin urmare, capacitatea acestuia de căldură depind de tipul de substanță din care este compus corpul.

Deci, de exemplu, pentru a crește temperatura apei cu greutatea de 1 kg cu 1°C, este necesară o cantitate de căldură egală cu 4200 J și pentru a încălzi aceeași masă de ulei de floarea soarelui cu 1°C, o cantitate de căldură egală cu Este necesar 1700 J.

O mărime fizică care arată câtă căldură este necesară pentru a încălzi 1 kg dintr-o substanță cu 1 ºС se numește capacitatea termică specifică a acestei substante.

Fiecare substanță are propria sa capacitate termică specifică, care este notă cu litera latină c și măsurată în jouli pe kilogram grad (J/(kg °C)).

Capacitatea termică specifică a aceleiași substanțe în diferite stări de agregare (solid, lichid și gazos) este diferită. De exemplu, capacitatea termică specifică a apei este de 4200 J/(kg °C), iar capacitatea termică specifică a gheții este de 2100 J/(kg °C); aluminiul în stare solidă are o capacitate termică specifică de 920 J/(kg - °C), iar în stare lichidă - 1080 J/(kg - °C).

Rețineți că apa are o capacitate termică specifică foarte mare. Prin urmare, apa din mări și oceane, care se încălzește vara, absoarbe o cantitate mare de căldură din aer. Datorită acestui fapt, în acele locuri care sunt situate lângă corpuri mari de apă, vara nu este la fel de caldă ca în locurile departe de apă.

Calculul cantității de căldură necesară pentru încălzirea unui corp sau eliberată de acesta în timpul răcirii.

Din cele de mai sus reiese clar că cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un corp depinde de tipul de substanță din care constă corpul (adică, capacitatea de căldură specifică) și de masa corpului. De asemenea, este clar că cantitatea de căldură depinde de câte grade vom crește temperatura corpului.

Deci, pentru a determina cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea unui corp sau eliberată de acesta în timpul răcirii, trebuie să înmulțiți capacitatea termică specifică a corpului cu masa sa și cu diferența dintre temperaturile sale finale și inițiale:

Q = cm (t 2 - t 1 ) ,

Unde Q- cantitatea de caldura, c— capacitatea termică specifică, m- masa corpului , t 1 — temperatura inițială, t 2 — temperatura finală.

Când corpul se încălzește t 2 > t 1 prin urmare Q > 0 . Când corpul se răcește t 2i< t 1 prin urmare Q< 0 .

Dacă se cunoaşte capacitatea termică a întregului corp CU, Q determinat de formula:

Q = C (t 2 - t 1 ) .

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 dedicată calculării cantității de căldură atunci când un corp este încălzit sau eliberat 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 se eliberează 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).

Dat:	SI
Găsi:

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).

Masa 1. Capacitatea termică specifică a unor substanțe,

Masa 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.

Cantitatea necesară	Desemnare	Unități	Formula de bază	Formula pentru cantitate
Cantitatea de căldură

După cum se știe, în timpul diferitelor procese mecanice are loc o schimbare a energiei mecanice W meh. O măsură a schimbării energiei mecanice este munca forțelor aplicate sistemului:

\(~\Delta W_(meh) = A.\)

În timpul schimbului de căldură, are loc o schimbare a energiei interne a corpului. O măsură a modificării energiei interne în timpul transferului de căldură este cantitatea de căldură.

Cantitatea de căldură este o măsură a modificării energiei interne la care un corp o primește (sau renunță) în timpul procesului de schimb de căldură.

Astfel, atât munca cât și cantitatea de căldură caracterizează schimbarea energiei, dar nu sunt identice cu energia. Ele nu caracterizează starea sistemului în sine, ci determină procesul de tranziție energetică de la un tip la altul (de la un corp la altul) atunci când starea se schimbă și depind semnificativ de natura procesului.

Principala diferență dintre muncă și cantitatea de căldură este că munca caracterizează procesul de modificare a energiei interne a unui sistem, însoțit de transformarea energiei de la un tip la altul (de la mecanic la intern). Cantitatea de căldură caracterizează procesul de transfer al energiei interne de la un corp la altul (de la mai încălzit la mai puțin încălzit), neînsoțit de transformări energetice.

Experiența arată că cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi o masă corporală m asupra temperaturii T 1 la temperatură T 2, calculat prin formula

\(~Q = cm (T_2 - T_1) = cm \Delta T, \qquad (1)\)

Unde c- capacitatea termică specifică a substanței;

\(~c = \frac(Q)(m (T_2 - T_1)).\)

Unitatea SI a capacității termice specifice este joule pe kilogram Kelvin (J/(kg K)).

Căldura specifică c este numeric egală cu cantitatea de căldură care trebuie transmisă unui corp care cântărește 1 kg pentru a-l încălzi cu 1 K.

Capacitate termica corp C T este numeric egal cu cantitatea de căldură necesară pentru a modifica temperatura corpului cu 1 K:

\(~C_T = \frac(Q)(T_2 - T_1) = cm.\)

Unitatea SI a capacității de căldură a unui corp este joule pe Kelvin (J/K).

Pentru a transforma un lichid în abur la o temperatură constantă, este necesar să consumați o cantitate de căldură

\(~Q = Lm, \qquad (2)\)

Unde L - căldura specifică vaporizare. Când aburul se condensează, se eliberează aceeași cantitate de căldură.

Pentru a topi un corp cristalin cântărind m la punctul de topire, corpul trebuie să comunice cantitatea de căldură

\(~Q = \lambda m, \qquad (3)\)

Unde λ - căldură specifică de fuziune. Când un corp cristalizează, se eliberează aceeași cantitate de căldură.

Cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a unei mase de combustibil m,

\(~Q = qm, \qquad (4)\)

Unde q- caldura specifica de ardere.

Unitatea SI a căldurilor specifice de vaporizare, topire și ardere este joule pe kilogram (J/kg).

Literatură

Aksenovich L. A. Fizica în liceu: Teorie. Sarcini. Teste: manual. alocație pentru instituțiile care oferă învățământ general. mediu, educație / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - P. 154-155.