מה יתחמם מהר יותר על הכיריים - קומקום או דלי מים? התשובה ברורה - קומקום תה. ואז השאלה השנייה היא למה?

התשובה ברורה לא פחות - כי מסת המים בקומקום פחותה. גָדוֹל. ועכשיו אתה יכול לעשות חוויה פיזית אמיתית בעצמך בבית. לשם כך תזדקק לשני סירים קטנים זהים, כמות שווה של מים ושמן צמחי, למשל, חצי ליטר כל אחד וכיריים. מניחים סירים עם שמן ומים על אותה אש. עכשיו רק צפו מה יתחמם מהר יותר. אם יש לכם מדחום לנוזלים, אפשר להשתמש בו אם לא, אפשר פשוט לבדוק את הטמפרטורה עם האצבע מדי פעם, רק להיזהר לא להישרף. בכל מקרה, בקרוב תראו שהשמן מתחמם הרבה יותר מהר ממים. ועוד שאלה, שאפשר ליישם גם בצורת ניסיון. מה ירתח מהר יותר - מים חמים או קרים? הכל שוב ברור - החם יהיה ראשון בקו הסיום. למה כל השאלות והניסויים המוזרים האלה? כדי לקבוע את הכמות הפיזית הנקראת "כמות החום".

כמות החום

כמות החום היא האנרגיה שגוף מאבד או צובר במהלך העברת החום. זה ברור מהשם. בעת הקירור הגוף יאבד כמות מסוימת של חום, ובעת החימום הוא יספוג. והתשובות לשאלות שלנו הראו לנו במה תלויה כמות החום?ראשית, ככל שהמסה של הגוף גדולה יותר, כך כמות החום שיש להוציא כדי לשנות את הטמפרטורה שלו במעלה אחת גדולה יותר. שנית, כמות החום הנדרשת לחימום גוף תלויה בחומר ממנו הוא מורכב, כלומר בסוג החומר. ושלישית, ההבדל בטמפרטורת הגוף לפני ואחרי העברת חום חשוב גם לחישובים שלנו. בהתבסס על האמור לעיל, אנחנו יכולים קבע את כמות החום באמצעות הנוסחה:

כאשר Q הוא כמות החום,
מ' - משקל גוף,
(t_2-t_1) - ההבדל בין טמפרטורת הגוף הראשונית והסופית,
c הוא קיבולת החום הסגולית של החומר, שנמצאה מהטבלאות המתאימות.

באמצעות נוסחה זו, ניתן לחשב את כמות החום הדרושה לחימום כל גוף או שגוף זה ישחרר בעת הקירור.

כמות החום נמדדת בג'אול (1 J), כמו כל סוג של אנרגיה. עם זאת, ערך זה הוצג לא כל כך מזמן, ואנשים החלו למדוד את כמות החום הרבה יותר מוקדם. והשתמשו ביחידה שנמצאת בשימוש נרחב בזמננו - קלוריה (1 קלורית). 1 קלוריה היא כמות החום הנדרשת כדי לחמם 1 גרם מים במעלה אחת צלזיוס. בהנחיית הנתונים הללו, מי שאוהב לספור קלוריות במזון שהוא אוכל יכול, בשביל הכיף, לחשב כמה ליטרים של מים ניתן להרתיח באנרגיה שהם צורכים עם האוכל במהלך היום.

מה יתחמם מהר יותר על הכיריים - קומקום או דלי מים? התשובה ברורה - קומקום תה. ואז השאלה השנייה היא למה?

התשובה ברורה לא פחות - כי מסת המים בקומקום פחותה. גָדוֹל. ועכשיו אתה יכול לעשות חוויה פיזית אמיתית בעצמך בבית. לשם כך תזדקק לשני סירים קטנים זהים, כמות שווה של מים ושמן צמחי, למשל, חצי ליטר כל אחד וכיריים. מניחים סירים עם שמן ומים על אותה אש. עכשיו רק צפו מה יתחמם מהר יותר. אם יש לכם מדחום לנוזלים, אפשר להשתמש בו אם לא, אפשר פשוט לבדוק את הטמפרטורה עם האצבע מדי פעם, רק להיזהר לא להישרף. בכל מקרה, בקרוב תראו שהשמן מתחמם הרבה יותר מהר ממים. ועוד שאלה, שאפשר ליישם גם בצורת ניסיון. מה ירתח מהר יותר - מים חמים או קרים? הכל שוב ברור - החם יהיה ראשון בקו הסיום. למה כל השאלות והניסויים המוזרים האלה? כדי לקבוע את הכמות הפיזית הנקראת "כמות החום".

כמות החום

כמות החום היא האנרגיה שגוף מאבד או צובר במהלך העברת החום. זה ברור מהשם. בעת הקירור הגוף יאבד כמות מסוימת של חום, ובעת החימום הוא יספוג. והתשובות לשאלות שלנו הראו לנו במה תלויה כמות החום?ראשית, ככל שהמסה של הגוף גדולה יותר, כך כמות החום שיש להוציא כדי לשנות את הטמפרטורה שלו במעלה אחת גדולה יותר. שנית, כמות החום הנדרשת לחימום גוף תלויה בחומר ממנו הוא מורכב, כלומר בסוג החומר. ושלישית, ההבדל בטמפרטורת הגוף לפני ואחרי העברת חום חשוב גם לחישובים שלנו. בהתבסס על האמור לעיל, אנחנו יכולים קבע את כמות החום באמצעות הנוסחה:

Q=cm(t_2-t_1) ,

כאשר Q הוא כמות החום,
מ' - משקל גוף,
(t_2-t_1) - ההבדל בין טמפרטורת הגוף הראשונית והסופית,
c הוא קיבולת החום הסגולית של החומר, שנמצאה מהטבלאות המתאימות.

באמצעות נוסחה זו, ניתן לחשב את כמות החום הדרושה לחימום כל גוף או שגוף זה ישחרר בעת הקירור.

כמות החום נמדדת בג'אול (1 J), כמו כל סוג של אנרגיה. עם זאת, ערך זה הוצג לא כל כך מזמן, ואנשים החלו למדוד את כמות החום הרבה יותר מוקדם. והשתמשו ביחידה שנמצאת בשימוש נרחב בזמננו - קלוריה (1 קלורית). 1 קלוריה היא כמות החום הנדרשת כדי לחמם 1 גרם מים במעלה אחת צלזיוס. בהנחיית הנתונים הללו, מי שאוהב לספור קלוריות במזון שהוא אוכל יכול, בשביל הכיף, לחשב כמה ליטרים של מים ניתן להרתיח באנרגיה שהם צורכים עם האוכל במהלך היום.

(או העברת חום).

קיבולת חום ספציפית של חומר.

קיבולת חום- זוהי כמות החום הנספגת בגוף כאשר הוא מחומם במעלה אחת.

קיבולת החום של גוף מסומנת באות לטינית גדולה עִם.

במה תלויה יכולת החום של הגוף? קודם כל, מהמסה שלו. ברור שחימום, למשל, 1 ק"ג מים ידרוש יותר חום מחימום של 200 גרם.

מה לגבי סוג החומר? בואו נעשה ניסוי. ניקח שני כלים זהים ולאחר ששפכנו מים במשקל 400 גרם לאחד מהם, ושמן צמחי במשקל 400 גרם לשני, נתחיל לחמם אותם באמצעות מבערים זהים. על ידי התבוננות בקריאות מד החום, נראה שהשמן מתחמם במהירות. כדי לחמם מים ושמן לאותה טמפרטורה, יש לחמם את המים זמן רב יותר. אבל ככל שנחמם את המים זמן רב יותר, כך הם מקבלים יותר חום מהמבער.

לפיכך, חימום אותה מסה של חומרים שונים לאותה טמפרטורה דורש כמויות שונות של חום. כמות החום הנדרשת לחימום גוף, ולכן גם יכולת החום שלו תלויה בסוג החומר ממנו מורכב הגוף.

כך, למשל, כדי להעלות את הטמפרטורה של מים במשקל 1 ק"ג ב-1°C, נדרשת כמות חום השווה ל-4200 J, ולחמם את אותה מסה של שמן חמניות ב-1°C, כמות חום השווה ל- נדרש 1700 J.

כמות פיזיקלית המראה כמה חום נדרש כדי לחמם 1 ק"ג של חומר ב-1 ºС נקראת קיבולת חום ספציפיתשל החומר הזה.

לכל חומר קיבולת חום ספציפית משלו, המסומנת באות הלטינית c ונמדדת בג'אול לקילוגרם מעלה (J/(ק"ג מעלות צלזיוס)).

קיבולת החום הסגולית של אותו חומר במצבי צבירה שונים (מוצק, נוזלי וגזי) שונה. לדוגמה, קיבולת החום הסגולית של מים היא 4200 J/(ק"ג מעלות צלזיוס), וקיבולת החום הסגולית של קרח היא 2100 J/(ק"ג מעלות צלזיוס); לאלומיניום במצב מוצק קיבולת חום ספציפית של 920 J/(ק"ג - מעלות צלזיוס), ובמצב נוזלי - 1080 J/(ק"ג - מעלות צלזיוס).

שימו לב שלמים קיבולת חום סגולית גבוהה מאוד. לכן, מים בים ובאוקיינוסים, המתחממים בקיץ, סופגים כמות גדולה של חום מהאוויר. הודות לכך, באותם מקומות שנמצאים ליד מקווי מים גדולים, הקיץ אינו חם כמו במקומות רחוקים מהמים.

חישוב כמות החום הנדרשת לחימום גוף או המשתחררת על ידו במהלך הקירור.

מהאמור לעיל ברור שכמות החום הנדרשת לחימום גוף תלויה בסוג החומר ממנו מורכב הגוף (כלומר, יכולת החום הסגולית שלו) ובמסת הגוף. ברור גם שכמות החום תלויה בכמה מעלות אנחנו הולכים להעלות את טמפרטורת הגוף.

לכן, כדי לקבוע את כמות החום הנדרשת לחימום גוף או שהשתחרר ממנו במהלך הקירור, עליך להכפיל את קיבולת החום הספציפית של הגוף במסה שלו ובהפרש בין הטמפרטורות הסופית וההתחלתית שלו:

ש = ס"מ (ט 2 - ט 1 ) ,

אֵיפֹה ש- כמות חום, ג- קיבולת חום ספציפית, מ- משקל גוף, ט 1 - טמפרטורה התחלתית, ט 2 - טמפרטורה סופית.

כשהגוף מתחמם t 2 > ט 1 ולכן ש > 0 . כשהגוף מתקרר t 2i< ט 1 ולכן ש< 0 .

אם קיבולת החום של הגוף כולו ידועה עִם, שנקבע על ידי הנוסחה:

Q = C (t 2 - ט 1 ) .

1. השינוי באנרגיה הפנימית על ידי עשיית עבודה מאופיין בכמות העבודה, כלומר. עבודה היא מדד לשינוי באנרגיה הפנימית בתהליך נתון. השינוי באנרגיה הפנימית של הגוף במהלך העברת חום מאופיין בכמות הנקראת כמות חום.

כמות החום היא השינוי באנרגיה הפנימית של הגוף במהלך תהליך העברת החום מבלי לעשות עבודה.

כמות החום מסומנת באות \(Q\) . מכיוון שכמות החום היא מדד לשינוי באנרגיה הפנימית, היחידה שלו היא הג'אול (1 J).

כאשר גוף מעביר כמות מסוימת של חום מבלי לעשות עבודה, האנרגיה הפנימית שלו גדלה אם הגוף פולט כמות מסוימת של חום, אז האנרגיה הפנימית שלו פוחתת.

2. אם שופכים 100 גרם מים לשני כלים זהים, אחד ו-400 גרם לשני באותה טמפרטורה ומניחים אותם על מבערים זהים, אז המים בכלי הראשון ירתחו מוקדם יותר. לפיכך, ככל שהמסה של הגוף גדולה יותר, כך כמות החום הדרושה לו כדי להתחמם גדולה יותר. הדבר נכון גם לגבי קירור: גוף בעל מסה גדולה יותר פולט יותר חום כשהוא מתקרר. גופים אלו עשויים מאותו חומר והם מתחממים או מתקררים באותו מספר מעלות.

​3. אם כעת נחמם 100 גרם מים מ-30 ל-60 מעלות צלזיוס, כלומר. ב-30 מעלות צלזיוס, ולאחר מכן עד 100 מעלות צלזיוס, כלומר. ב-70 מעלות צלזיוס, אז במקרה הראשון ייקח פחות זמן להתחמם מאשר במקרה השני, ובהתאם, חימום מים ב-30 מעלות צלזיוס ידרוש פחות חום מאשר חימום מים ב-70 מעלות צלזיוס. לפיכך, כמות החום עומדת ביחס ישר להפרש בין הטמפרטורות הסופיות ​\((t_2\,^\circ C) \) ו-\((t_1\,^\circ C) \) הראשוניות: ​\( Q\sim(t_2- t_1) \) .

4. אם עכשיו שופכים 100 גרם מים לכלי אחד, ושופכים מעט מים לכלי זהה אחר ומכניסים לתוכו גוף מתכת כך שהמסה שלו ומסת המים יהיו 100 גרם, ומחממים את הכלים על אריחים זהים, אז תשים לב שבכלי המכיל רק מים תהיה טמפרטורה נמוכה יותר מכלי המכיל מים וגוף מתכת. לכן, כדי שטמפרטורת התכולה בשני הכלים תהיה זהה, יש צורך להעביר יותר חום למים מאשר למים ולגוף המתכת. לפיכך, כמות החום הנדרשת לחימום גוף תלויה בסוג החומר ממנו עשוי הגוף.

5. התלות של כמות החום הנדרשת לחימום גוף בסוג החומר מאופיינת בכמות פיזיקלית הנקראת קיבולת חום ספציפית של חומר.

כמות פיזיקלית השווה לכמות החום שיש להקנות ל-1 ק"ג של חומר כדי לחמם אותו ב-1°C (או 1K) נקראת קיבולת החום הסגולית של החומר.

1 ק"ג של חומר משחרר את אותה כמות חום כאשר הוא מקורר ב-1 מעלות צלזיוס.

קיבולת חום ספציפית מסומנת באות \(c\) . יחידת קיבולת החום הספציפית היא 1 J/kg °C או 1 J/kg K.

קיבולת החום הסגולית של חומרים נקבעת בניסוי. לנוזלים קיבולת חום סגולית גבוהה יותר ממתכות; למים יש את החום הסגולי הגבוה ביותר, לזהב יש חום סגולי קטן מאוד.

החום הסגולי של עופרת הוא 140 J/kg °C. המשמעות היא שכדי לחמם 1 ק"ג עופרת ב-1°C יש צורך להוציא כמות חום של 140 J. אותה כמות חום תשתחרר כאשר 1 ק"ג מים יתקרר ב-1°C.

מכיוון שכמות החום שווה לשינוי באנרגיה הפנימית של הגוף, אנו יכולים לומר כי קיבולת החום הספציפית מראה עד כמה האנרגיה הפנימית של 1 ק"ג של חומר משתנה כאשר הטמפרטורה שלו משתנה ב-1 מעלות צלזיוס. בפרט, האנרגיה הפנימית של 1 ק"ג עופרת עולה ב-140 J בחימום ב-1 מעלות צלזיוס, ויורדת ב-140 J בקירור.

כמות החום ​\(Q \) ​ הדרושה לחימום גוף בעל מסה ​\(m \)​ מטמפרטורה \((t_1\,^\circ C) \) לטמפרטורה \((t_2\,^\ circ C) \) שווה למכפלת קיבולת החום הספציפית של החומר, מסת הגוף וההפרש בין הטמפרטורה הסופית וההתחלתית, כלומר.

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

אותה נוסחה משמשת לחישוב כמות החום שגוף פולט בעת הקירור. רק במקרה זה יש להפחית את הטמפרטורה הסופית מהטמפרטורה ההתחלתית, כלומר. הורידו את הטמפרטורה הקטנה מהטמפרטורה הגדולה יותר.

6. דוגמה לפתרון בעיה. 100 גרם מים בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס מוזגים לכוס המכילה 200 גרם מים בטמפרטורה של 80 מעלות צלזיוס. לאחר מכן הטמפרטורה בכלי הגיעה ל-60 מעלות צלזיוס. כמה חום קיבלו המים הקרים וכמה חום הוציאו המים החמים?

בעת פתרון בעיה, עליך לבצע את רצף הפעולות הבא:

1. רשום בקצרה את תנאי הבעיה;
2. להמיר את ערכי הכמויות ל-SI;
3. לנתח את הבעיה, לקבוע אילו גופים מעורבים בחילופי חום, אילו גופים נותנים אנרגיה ואילו קולטים;
4. לפתור את הבעיה בצורה כללית;
5. לבצע חישובים;
6. לנתח את התשובה שהתקבלה.

1. מצב בעיה.

נָתוּן:
​\(m_1 \) ​ = 200 גרם
​\(m_2\) ​ = 100 גרם
​\(t_1 \) ​ = 80 מעלות צלזיוס
​\(t_2 \) ​ = 20 מעלות צלזיוס
​\(t\) ​ = 60 מעלות צלזיוס
______________

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

2. סִי:​\(m_1\) ​ = 0.2 ק"ג; ​\(m_2\) ​ = 0.1 ק"ג.

3. ניתוח משימות. הבעיה מתארת ​​את תהליך חילופי החום בין מים חמים לקרים. מים חמים פולטים כמות של חום ​\(Q_1 \) ​ ומתקררים מהטמפרטורה ​\(t_1 \)​ לטמפרטורה ​\(t \)​. מים קרים מקבלים את כמות החום ​\(Q_2 \) ​ ומחוממים מטמפרטורה ​\(t_2 \)​ לטמפרטורה ​\(t \)​.

4. פתרון הבעיה בצורה כללית. כמות החום שנותנים מים חמים מחושבת על ידי הנוסחה: ​\(Q_1=c_1m_1(t_1-t) \)​.

כמות החום המתקבלת במים קרים מחושבת על ידי הנוסחה: \(Q_2=c_2m_2(t-t_2) \) .

5. חישובים.
​\(Q_1 \) ​ = 4200 J/kg · °С · 0.2 ק"ג · 20 °С = 16800 J
\(Q_2\) = 4200 J/kg °C 0.1 ק"ג 40 °C = 16800 J

6. התשובה היא שכמות החום שמפיקים מים חמים שווה לכמות החום שמקבלים מים קרים. במקרה זה נשקל מצב אידאלי ולא נלקח בחשבון שכמות מסוימת של חום שימשה לחימום הזכוכית בה נמצאים המים והאוויר שמסביב. במציאות, כמות החום שמפיקים מים חמים גדולה מכמות החום שמקבלים מים קרים.

חלק 1

1. קיבולת החום הסגולית של כסף היא 250 J/(ק"ג מעלות צלזיוס). מה זה אומר?

1) כאשר 1 ק"ג כסף מתקרר ב-250 מעלות צלזיוס, משתחררת כמות חום של 1 J
2) כאשר 250 ק"ג כסף מתקרר ב-1 מעלות צלזיוס, משתחררת כמות חום של 1 J
3) כאשר 250 ק"ג כסף מתקרר ב-1 מעלות צלזיוס, נספגת כמות חום של 1 J
4) כאשר 1 ק"ג כסף מתקרר ב-1 מעלות צלזיוס, משתחררת כמות חום של 250 J

2. קיבולת החום הסגולית של אבץ היא 400 J/(ק"ג מעלות צלזיוס). זה אומר ש

1) כאשר 1 ק"ג אבץ מחומם ב-400 מעלות צלזיוס, האנרגיה הפנימית שלו עולה ב-1 J
2) כאשר 400 ק"ג אבץ מחומם ב-1 מעלות צלזיוס, האנרגיה הפנימית שלו עולה ב-1 J
3) כדי לחמם 400 ק"ג אבץ ב-1 מעלות צלזיוס יש צורך להוציא 1 J של אנרגיה
4) כאשר 1 ק"ג של אבץ מחומם ב-1 מעלות צלזיוס, האנרגיה הפנימית שלו עולה ב-400 J

3. בעת העברת כמות החום ​\(Q \)​ לגוף מוצק עם מסה ​\(m \) ​, טמפרטורת הגוף עלתה ב-\(\Delta t^\circ \)​. איזה מהביטויים הבאים קובע את קיבולת החום הסגולית של החומר של גוף זה?

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. האיור מציג גרף של התלות של כמות החום הנדרשת לחימום שני גופים (1 ו-2) מאותה מסה בטמפרטורה. השווה את ערכי קיבולת החום הספציפית (​\(c_1 \)​ ו​\(c_2 \)​) של החומרים שמהם עשויים הגופים הללו.

1) ​\(c_1=c_2 \) ​
2) ​\(c_1>c_2 \) ​
3)\(c_1 4) התשובה תלויה בערך המסה של הגופים

5. התרשים מציג את כמות החום המועבר לשני גופים בעלי מסה שווה כאשר הטמפרטורה שלהם משתנה באותו מספר מעלות. איזה קשר נכון ליכולות החום הספציפיות של החומרים מהם עשויים הגופים?

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

6. האיור מציג גרף של הטמפרטורה של גוף מוצק בהתאם לכמות החום שהוא פולט. משקל גוף 4 ק"ג. מהי יכולת החום הסגולית של החומר של גוף זה?

1) 500 J/(ק"ג °C)
2) 250 J/(ק"ג °C)
3) 125 J/(ק"ג °C)
4) 100 J/(ק"ג °C)

7. בחימום חומר גבישי במשקל 100 גרם נמדדו טמפרטורת החומר וכמות החום המוענקת לחומר. נתוני המדידה הוצגו בטבלה. בהנחה שניתן להזניח הפסדי אנרגיה, קבע את קיבולת החום הספציפית של החומר במצב מוצק.

1) 192 J/(ק"ג °C)
2) 240 J/(ק"ג °C)
3) 576 J/(ק"ג °C)
4) 480 J/(ק"ג °C)

8. כדי לחמם 192 גרם מוליבדן ב-1 K, צריך להעביר אליו כמות חום של 48 J מה החום הסגולי של החומר הזה?

1) 250 J/(ק"ג K)
2) 24 J/(ק"ג K)
3) 4·10 -3 J/(ק"ג K)
4) 0.92 J/(ק"ג K)

9. איזו כמות חום נדרשת כדי לחמם 100 גרם עופרת מ-27 ל-47 מעלות צלזיוס?

1) 390 י
2) 26 קילו-ג'יי
3) 260 י
4) 390 קילו-ג'יי

10. חימום לבנה מ-20 ל-85 מעלות צלזיוס דורש אותה כמות חום כמו חימום מים מאותה מסה ב-13 מעלות צלזיוס. קיבולת החום הספציפית של הלבנה היא

1) 840 J/(ק"ג K)
2) 21000 J/(ק"ג K)
3) 2100 J/(ק"ג K)
4) 1680 J/(ק"ג K)

11. מרשימת ההיגדים שלהלן, בחר שניים נכונים ורשום את מספריהם בטבלה.

1) כמות החום שגוף מקבל כאשר הטמפרטורה שלו עולה במספר מסוים של מעלות שווה לכמות החום שגוף זה פולט כאשר הטמפרטורה שלו יורדת באותו מספר מעלות.
2) כאשר חומר מתקרר, האנרגיה הפנימית שלו עולה.
3) כמות החום שמקבל חומר בחימום משמשת בעיקר להגברת האנרגיה הקינטית של המולקולות שלו.
4) כמות החום שחומר מקבל בחימום משמש בעיקר להגברת האנרגיה הפוטנציאלית של אינטראקציה של המולקולות שלו
5) ניתן לשנות את האנרגיה הפנימית של הגוף רק על ידי הענקת כמות מסוימת של חום לו

12. הטבלה מציגה את תוצאות מדידות המסה ​\(m\) , שינויי טמפרטורה ​\(\Delta t\) ​ וכמות החום ​\(Q\) ​ המשתחררת במהלך קירור צילינדרים עשויים נחושת או אלומיניום .

אילו הצהרות מתאימות לתוצאות הניסוי? בחר שניים נכונים מהרשימה המסופקת. ציין את המספרים שלהם. בהתבסס על המדידות שנלקחו, ניתן לטעון כי כמות החום המשתחררת במהלך הקירור

1) תלוי בחומר ממנו עשוי הגליל.
2) אינו תלוי בחומר ממנו עשוי הגליל.
3) עולה עם הגדלת מסת הגליל.
4) עולה עם הגדלת הפרש הטמפרטורה.
5) קיבולת החום הסגולית של אלומיניום גדולה פי 4 מיכולת החום הסגולית של פח.

חלק 2

C1.גוף מוצק במשקל 2 ק"ג מונח בכבשן 2 קילוואט ומתחיל להתחמם. האיור מראה את התלות של הטמפרטורה ​\(t\) ​ של גוף זה בזמן החימום ​\(\tau \)​. מהי יכולת החום הסגולית של החומר?

1) 400 J/(ק"ג °C)
2) 200 J/(ק"ג °C)
3) 40 J/(ק"ג °C)
4) 20 J/(ק"ג °C)

תשובות

כדי ללמוד כיצד לחשב את כמות החום הדרושה לחימום גוף, הבה נבחן תחילה באילו כמויות הוא תלוי.

מהפסקה הקודמת אנחנו כבר יודעים שכמות החום הזו תלויה בסוג החומר ממנו מורכב הגוף (כלומר, יכולת החום הספציפית שלו):

Q תלוי ב-c.

אבל זה לא הכל.

אם נרצה לחמם את המים בקומקום כך שהם יהיו חמימים בלבד, אז לא נחמם אותם לאורך זמן. וכדי שהמים יתחממו, נחמם אותם יותר זמן. אבל ככל שהקומקום יהיה במגע עם המחמם זמן רב יותר, כך הוא יקבל ממנו יותר חום. כתוצאה מכך, ככל שטמפרטורת הגוף משתנה בעת החימום, כך כמות החום שיש להעביר אליו גדולה יותר.

תן לטמפרטורה ההתחלתית של הגוף להתחיל, ולטמפרטורה הסופית להיות נוטה. אז השינוי בטמפרטורת הגוף יתבטא בהפרש

Δt = t end – t start,

וכמות החום תהיה תלויה בערך זה:

Q תלוי ב- Δt.

לבסוף, כולם יודעים שחימום, למשל, 2 ק"ג מים דורש יותר זמן (ולכן יותר חום) מאשר חימום של 1 ק"ג מים. המשמעות היא שכמות החום הנדרשת לחימום גוף תלויה במסה של אותו גוף:

Q תלוי ב-m.

לכן, כדי לחשב את כמות החום, אתה צריך לדעת את קיבולת החום הספציפית של החומר ממנו עשוי הגוף, את המסה של הגוף הזה ואת ההבדל בין הטמפרטורות הסופית וההתחלתית שלו.

תן, למשל, אתה צריך לקבוע כמה חום צריך כדי לחמם חלק ברזל במשקל 5 ק"ג, בתנאי שהטמפרטורה ההתחלתית שלו היא 20 מעלות צלזיוס, והטמפרטורה הסופית צריכה להיות שווה ל-620 מעלות צלזיוס.

מטבלה 8 אנו מוצאים כי קיבולת החום הסגולית של ברזל היא c = 460 J/(ק"ג*°C). המשמעות היא שחימום של 1 ק"ג ברזל ב-1 מעלות צלזיוס דורש 460 J.

כדי לחמם 5 ק"ג ברזל ב-1 מעלות צלזיוס, יידרש פי 5 יותר חום, כלומר 460 J * 5 = 2300 J.

כדי לחמם ברזל לא ב-1°C, אלא ב-Δt = 600°C, תידרש עוד פי 600 יותר חום, כלומר 2300 J * 600 = 1,380,000 J. בדיוק אותה כמות (מודולו) של חום תשתחרר. כאשר הברזל הזה מתקרר מ-620 ל-20 מעלות צלזיוס.

כָּך, כדי למצוא את כמות החום הנדרשת לחימום גוף או משתחררת ממנו במהלך הקירור, עליך להכפיל את קיבולת החום הספציפית של הגוף במסה שלו ובהפרש בין הטמפרטורה הסופית וההתחלתית שלו.:

כאשר הגוף מחומם, tcon > tstart, ולכן, Q > 0. כאשר הגוף מקורר, tcon< t нач и, следовательно, Q < 0.

1. תן דוגמאות המראות שכמות החום שמקבל גוף בחימום תלויה במסה ובשינויי הטמפרטורה שלו. 2. באיזו נוסחה משתמשים כדי לחשב את כמות החום הנדרשת לחימום גוף או המשתחררת ממנו בעת הקירור?