Co szybciej nagrzewa się na kuchence - czajnik czy wiadro wody? Odpowiedź jest oczywista - czajnik. Następnie drugie pytanie brzmi: dlaczego?

Odpowiedź jest nie mniej oczywista – bo w czajniku masa wody jest mniejsza. W porządku. A teraz możesz sam zrobić w domu najbardziej realne doznania fizyczne. Aby to zrobić, potrzebujesz dwóch identycznych małych rondli, równej ilości wody i oleju roślinnego, na przykład pół litra i pieca. Umieść garnki z olejem i wodą na tym samym ogniu. A teraz tylko patrz, co szybciej się nagrzeje. Jeśli jest termometr do płynów, możesz go użyć, jeśli nie, możesz po prostu od czasu do czasu sprawdzać temperaturę palcem, tylko uważaj, 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. Co szybciej się gotuje - ciepła woda czy zimna? Znowu wszystko jest oczywiste – ten ciepły skończy pierwszy. Skąd te wszystkie dziwne pytania i eksperymenty? W celu określenia wielkości fizycznej zwanej „ilością ciepła”.

Ilość ciepła

Ilość ciepła to energia, którą organizm traci lub zyskuje podczas wymiany ciepła. Wynika to jasno z nazwy. Podczas chłodzenia ciało traci pewną ilość ciepła, a po podgrzaniu pochłania. A odpowiedzi na nasze pytania pokazały nam od czego zależy ilość ciepła? Po pierwsze, im większa masa ciała, tym więcej ciepła trzeba wydać, aby zmienić jego temperaturę o jeden stopień. Po drugie, ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała zależy od substancji, z której się składa, to znaczy od rodzaju substancji. I po trzecie, dla naszych obliczeń ważna jest również różnica temperatury ciała przed i po wymianie ciepła. Na podstawie powyższego możemy określ ilość ciepła według wzoru:

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

Korzystając z tego wzoru, możesz obliczyć ilość ciepła, która jest niezbędna do ogrzania dowolnego ciała lub jaką to ciało uwolni, gdy się ochłodzi.

Ilość ciepła jest mierzona w dżulach (1 J), jak każda inna forma energii. Jednak ta wartość została wprowadzona nie tak dawno temu, 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 podniesienia temperatury 1 grama wody o 1 stopień Celsjusza. Kierując się tymi danymi, miłośnicy liczenia kalorii w jedzeniu, które spożywają, mogą ze względu na zainteresowanie obliczyć, ile litrów wody można ugotować z energią, którą spożywają z jedzeniem w ciągu dnia.

Co szybciej nagrzewa się na kuchence - czajnik czy wiadro wody? Odpowiedź jest oczywista - czajnik. Następnie drugie pytanie brzmi: dlaczego?

Odpowiedź jest nie mniej oczywista – bo w czajniku masa wody jest mniejsza. W porządku. A teraz możesz sam zrobić w domu najbardziej realne doznania fizyczne. Aby to zrobić, potrzebujesz dwóch identycznych małych rondli, równej ilości wody i oleju roślinnego, na przykład pół litra i pieca. Umieść garnki z olejem i wodą na tym samym ogniu. A teraz tylko patrz, co szybciej się nagrzeje. Jeśli jest termometr do płynów, możesz go użyć, jeśli nie, możesz po prostu od czasu do czasu sprawdzać temperaturę palcem, tylko uważaj, 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. Co szybciej się gotuje - ciepła woda czy zimna? Znowu wszystko jest oczywiste – ten ciepły skończy pierwszy. Skąd te wszystkie dziwne pytania i eksperymenty? W celu określenia wielkości fizycznej zwanej „ilością ciepła”.

Ilość ciepła

Ilość ciepła to energia, którą organizm traci lub zyskuje podczas wymiany ciepła. Wynika to jasno z nazwy. Podczas chłodzenia ciało traci pewną ilość ciepła, a po podgrzaniu pochłania. A odpowiedzi na nasze pytania pokazały nam od czego zależy ilość ciepła? Po pierwsze, im większa masa ciała, tym więcej ciepła trzeba wydać, aby zmienić jego temperaturę o jeden stopień. Po drugie, ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała zależy od substancji, z której się składa, to znaczy od rodzaju substancji. I po trzecie, dla naszych obliczeń ważna jest również różnica temperatury ciała przed i po wymianie ciepła. Na podstawie powyższego możemy określ ilość ciepła według wzoru:

Q=cm(t_2-t_1) ,

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

Korzystając z tego wzoru, możesz obliczyć ilość ciepła, która jest niezbędna do ogrzania dowolnego ciała lub jaką to ciało uwolni, gdy się ochłodzi.

Ilość ciepła jest mierzona w dżulach (1 J), jak każda inna forma energii. Jednak ta wartość została wprowadzona nie tak dawno temu, 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 podniesienia temperatury 1 grama wody o 1 stopień Celsjusza. Kierując się tymi danymi, miłośnicy liczenia kalorii w jedzeniu, które spożywają, mogą dla ciekawości obliczyć, ile litrów wody można ugotować z energią, którą spożywają z jedzeniem w ciągu dnia.

(lub przenoszenie ciepła).

Ciepło właściwe substancji.

Pojemność cieplna to ilość ciepła pochłoniętego przez ciało po podgrzaniu o 1 stopień.

Pojemność cieplna ciała jest oznaczona dużą łacińską literą Z.

Od czego zależy pojemność cieplna ciała? Przede wszystkim z jego masy. Oczywiste jest, że podgrzanie np. 1 kilograma wody będzie wymagało więcej ciepła niż podgrzanie 200 gramów.

A co z rodzajem substancji? Zróbmy eksperyment. Weźmy dwa identyczne naczynia i wlewając do jednego z nich 400 g wody, a do drugiego olej roślinny o wadze 400 g, zaczniemy je podgrzewać za pomocą identycznych palników. Obserwując wskazania termometrów zobaczymy, że olej szybko się nagrzewa. Aby podgrzać wodę i olej do tej samej temperatury, woda musi być podgrzewana dłużej. Ale im dłużej podgrzewamy wodę, tym więcej ciepła otrzymuje z palnika.

Tak więc, aby podgrzać tę samą masę różnych substancji do tej samej temperatury, potrzebne są różne ilości ciepła. Ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała, a co za tym idzie, jego pojemność cieplna zależy od rodzaju substancji, z której to ciało się składa.

Na przykład, aby podnieść temperaturę wody o masie 1 kg o 1 ° C, wymagana jest ilość ciepła równa 4200 J, a do podgrzania tej samej masy oleju słonecznikowego o 1 ° C ilość wymagane jest ciepło równe 1700 J.

Fizyczną wielkość pokazującą, ile ciepła jest potrzebne do podgrzania 1 kg substancji o 1 ºС, nazywa się ciepło właściwe tę substancję.

Każda substancja ma swoją właściwą pojemność cieplną, oznaczoną łacińską literą c i mierzoną w dżulach na kilogram-stopień (J / (kg ° C)).

Specyficzna pojemność cieplna tej samej substancji w różnych stanach skupienia (stałym, ciekłym i gazowym) jest różna. Na przykład ciepło właściwe wody wynosi 4200 J/(kg ºС), a ciepło właściwe lodu 2100 J/(kg ºС); aluminium w stanie stałym ma ciepło właściwe 920 J/(kg - °C), a w stanie ciekłym 1080 J/(kg - °C).

Należy pamiętać, że woda ma bardzo wysoką pojemność cieplną. Dlatego podgrzewająca się latem woda w morzach i oceanach pochłania dużą ilość ciepła z powietrza. Z tego powodu w miejscach położonych w pobliżu dużych zbiorników wodnych lato nie jest tak gorące jak w miejscach oddalonych od wody.

Obliczanie ilości ciepła potrzebnego do ogrzania ciała lub uwolnionego przez nie podczas schładzania.

Z powyższego jasno wynika, że ​​ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała zależy od rodzaju substancji, z której składa się ciało (tj. jego właściwej pojemności cieplnej) oraz od masy ciała. Oczywiste jest również, że ilość ciepła zależy od tego, o ile stopni zamierzamy podnieść temperaturę ciała.

Tak więc, aby określić ilość ciepła potrzebnego do ogrzania ciała lub uwolnionego przez nie podczas chłodzenia, należy pomnożyć ciepło właściwe ciała przez jego masę i różnicę między jego temperaturą końcową a początkową:

Q = cm (T 2 - T 1 ) ,

gdzie Q- ilość ciepła, C to właściwa pojemność cieplna, m- masa ciała , T 1 - temperatura początkowa, T 2 to temperatura końcowa.

Kiedy ciało jest rozgrzane t 2 > T 1 i stąd Q > 0 . Kiedy ciało jest schłodzone t 2i< T 1 i stąd Q< 0 .

Jeśli znamy pojemność cieplną całego ciała Z, Q określa wzór:

Q \u003d C (t 2 - T 1 ) .

1. Zmiana energii wewnętrznej poprzez wykonywanie pracy charakteryzuje się ilością pracy, tj. praca jest miarą zmiany energii wewnętrznej w danym procesie. Zmiana energii wewnętrznej ciała podczas wymiany ciepła charakteryzuje się wartością zwaną ilość ciepła.

Ilość ciepła to zmiana energii wewnętrznej ciała w procesie wymiany ciepła bez wykonywania pracy.

Ilość ciepła oznaczono literą ​ \ (Q \) . Ponieważ ilość ciepła jest miarą zmiany energii wewnętrznej, jego jednostką jest dżul (1 J).

Kiedy ciało przekazuje pewną ilość ciepła bez wykonywania pracy, jego energia wewnętrzna wzrasta, jeśli ciało oddaje określoną ilość ciepła, to jego energia wewnętrzna maleje.

2. Jeśli wlejesz 100 g wody do dwóch identycznych naczyń, a 400 g do drugiego w tej samej temperaturze i postawisz je na tych samych palnikach, to woda w pierwszym naczyniu zagotuje się wcześniej. Zatem im większa masa ciała, tym więcej ciepła potrzebuje do ogrzania. Podobnie jest z chłodzeniem: ciało o większej masie po schłodzeniu wydziela większą ilość ciepła. Ciała te są wykonane z tej samej substancji i nagrzewają się lub ochładzają o tę samą liczbę stopni.

​3. Jeśli teraz podgrzejemy 100 g wody z 30 do 60 °C, czyli o 30 °С, a następnie do 100 °С, tj. o 70°C, to w pierwszym przypadku nagrzewanie zajmie mniej czasu niż w drugim, a zatem mniej ciepła zostanie zużyta na podgrzanie wody o 30°C niż na podgrzanie wody o 70°C. Zatem ilość ciepła jest wprost proporcjonalna do różnicy między temperaturą końcową ​\(((t_2\,^\circ C) \) a początkową \((t_1\,^\circ C) \): ​\(Q \sim(t_2-t_1) \) .

4. Jeśli teraz do jednego naczynia wlewa się 100 g wody, a do innego podobnego naczynia wlewa się trochę wody i umieszcza się w nim metalowy korpus tak, aby jego masa i masa wody wyniosły 100 g, a naczynia są podgrzewane na identycznych płytek, to można zauważyć, że w naczyniu zawierającym tylko wodę będzie miała niższą temperaturę niż w naczyniu zawierającym wodę i metalowym korpusie. Dlatego, aby temperatura zawartości w obu naczyniach była taka sama, do wody musi zostać oddana większa ilość ciepła niż do wody i metalowego korpusu. Zatem ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała zależy od rodzaju substancji, z której to ciało jest zrobione.

5. Zależność ilości ciepła potrzebnego do ogrzania ciała od rodzaju substancji charakteryzuje się wielkością fizyczną zwaną ciepło właściwe substancji.

Fizyczna wielkość równa ilości ciepła, którą należy podać dla 1 kg substancji, aby ogrzać ją o 1 ° C (lub 1 K), nazywana jest właściwą pojemnością cieplną substancji.

Tę samą ilość ciepła oddaje 1 kg substancji po schłodzeniu o 1 °C.

Ciepło właściwe jest oznaczone literą ​ \ (c \) . Jednostką ciepła właściwego jest 1 J/kg °C lub 1 J/kg K.

Wartości właściwej pojemności cieplnej substancji określa się eksperymentalnie. Ciecze mają wyższą pojemność cieplną niż metale; Woda ma najwyższą pojemność cieplną, złoto ma bardzo małą pojemność cieplną.

Ciepło właściwe ołowiu wynosi 140 J/kg °C. Oznacza to, że aby ogrzać 1 kg ołowiu o 1°C, trzeba wydać ilość ciepła 140 J. Taka sama ilość ciepła zostanie uwolniona, gdy 1 kg wody ochłodzi się o 1°C.

Ponieważ ilość ciepła jest równa zmianie energii wewnętrznej ciała, możemy powiedzieć, że właściwa pojemność cieplna pokazuje, jak bardzo zmienia się energia wewnętrzna 1 kg substancji, gdy jej temperatura zmienia się o 1 ° C. W szczególności energia wewnętrzna 1 kg ołowiu po podgrzaniu o 1°C wzrasta o 140 J, a po schłodzeniu zmniejsza się o 140 J.

Ilość ciepła ​\(Q \) ​wymagana do ogrzania ciała o masie ​\(m \) ​ z temperatury \((t_1\,^\circ C) \) do temperatury \((t_2\, ^\circ C) \) , jest równe iloczynowi ciepła właściwego substancji, masy ciała i różnicy między temperaturą końcową a początkową, tj.

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

Ten sam wzór jest używany do obliczania ilości ciepła wydzielanego przez ciało po schłodzeniu. Tylko w tym przypadku należy odjąć temperaturę końcową od temperatury początkowej, tj. Odejmij mniejszą temperaturę od większej temperatury.

6. Przykład rozwiązania problemu. Do zlewki zawierającej 200 g wody o temperaturze 80°C wlewa się 100 g wody o temperaturze 20°C. Następnie w naczyniu ustalono temperaturę 60°C. Ile ciepła odbiera zimna woda, a oddaje ciepła woda?

Rozwiązując problem, musisz wykonać następującą sekwencję działań:

  1. zapisz krótko stan problemu;
  2. przelicz wartości wielkości na SI;
  3. przeanalizuj problem, ustal, które ciała uczestniczą w wymianie ciepła, które ciała oddają energię, a które ją otrzymują;
  4. rozwiązać problem w sposób ogólny;
  5. wykonywać obliczenia;
  6. przeanalizuj otrzymaną odpowiedź.

1. Zadanie.

Dany:
\\ (m_1 \) \u003d 200 g
\(m_2 \) \u003d 100 g
​ \ (t_1 \) \u003d 80 ° С
​ \ (t_2 \) \u003d 20 ° С
​ \ (t \) \u003d 60 ° С
______________

​\(P_1 \) ​ — ? ​\(P_2 \) ​ — ?
​ \ (c_1 \) ​ \u003d 4200 J / kg ° С

2. SI:\\ (m_1 \) \u003d 0,2 kg; ​ \ (m_2 \) \u003d 0,1 kg.

3. Analiza zadań. Problem opisuje proces wymiany ciepła pomiędzy ciepłą i zimną wodą. Ciepła woda oddaje ilość ciepła ​\(Q_1 \) ​ i chłodzi z temperatury ​\(t_1 \) ​ do temperatury ​\(t \) . Zimna woda otrzymuje odpowiednią ilość ciepła ​\(Q_2 \) ​ i nagrzewa się z temperatury ​\(t_2 \) ​ do temperatury ​\(t \) .

4. Rozwiązanie problemu w formie ogólnej. Ilość ciepła wydzielanego przez gorącą wodę oblicza się według wzoru: ​\(Q_1=c_1m_1(t_1-t) \) .

Ilość ciepła odbieranego przez zimną wodę oblicza się według wzoru: \(Q_2=c_2m_2(t-t_2) \) .

5. Przetwarzanie danych.
​ \ (Q_1 \) \u003d 4200 J / kg ° C 0,2 kg 20 ° C \u003d 16800 J
\ (Q_2 \) \u003d 4200 J / kg ° C 0,1 kg 40 ° C \u003d 16800 J

6. W odpowiedzi uzyskano, że ilość ciepła oddanego przez gorącą wodę jest równa ilości ciepła odbieranego przez zimną wodę. W tym przypadku rozważano sytuację wyidealizowaną i nie brano pod uwagę, że pewna ilość ciepła została wykorzystana do ogrzania szkła, w którym znajdowała się woda i otaczającego powietrza. W rzeczywistości ilość ciepła oddanego przez gorącą wodę jest większa niż ilość ciepła odbierana przez zimną wodę.

Część 1

1. Ciepło właściwe srebra wynosi 250 J/(kg °C). Co to znaczy?

1) podczas chłodzenia 1 kg srebra w temperaturze 250 ° C uwalniana jest ilość ciepła 1 J
2) podczas schładzania 250 kg srebra na 1 °C uwalniana jest ilość ciepła wynosząca 1 J
3) gdy 250 kg srebra schładza się o 1°C, ilość ciepła 1 J zostaje pochłonięta
4) gdy 1 kg srebra schładza się o 1 °C, uwalniana jest ilość ciepła 250 J

2. Ciepło właściwe cynku wynosi 400 J/(kg °C). To znaczy, że

1) gdy 1 kg cynku zostanie podgrzany do 400 °C, jego energia wewnętrzna wzrasta o 1 J
2) po podgrzaniu 400 kg cynku o 1 °C jego energia wewnętrzna wzrasta o 1 J
3) aby ogrzać 400 kg cynku o 1 ° C, należy wydać 1 J energii
4) po podgrzaniu 1 kg cynku o 1 °C jego energia wewnętrzna wzrasta o 400 J

3. Podczas przekazywania ilości ciepła ​\(Q \) do ciała stałego o masie ​\(m \) ​, temperatura ciała wzrosła o ​\(\Delta t^\circ \) . Które z poniższych wyrażeń określa pojemność cieplną właściwą substancji tego ciała?

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. Rysunek przedstawia wykres ilości ciepła potrzebnego do ogrzania dwóch ciał (1 i 2) o tej samej masie na temperaturę. Porównaj wartości ciepła właściwego (​\(c_1 \) ​ i ​\(c_2 \) ) substancji, z których wykonane są te ciała.

1) ​\(c_1=c_2 \) ​
2) ​\(c_1>c_2 \) ​
3) \(c_1 4) odpowiedź zależy od wartości masy ciał

5. Wykres pokazuje wartości ilości ciepła przekazanego do dwóch ciał o jednakowej masie, gdy ich temperatura zmienia się o tę samą liczbę stopni. Jaki stosunek pojemności cieplnej właściwej substancji, z których zbudowane są korpusy, jest prawidłowy?

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

6. Rysunek przedstawia wykres zależności temperatury ciała stałego od ilości wydzielanego przez nie ciepła. Masa ciała 4 kg. Jaka jest właściwa pojemność cieplna substancji tego ciała?

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

7. Po podgrzaniu substancji krystalicznej o masie 100 g mierzono temperaturę substancji i ilość ciepła przekazanego do substancji. Dane pomiarowe zostały przedstawione w formie tabeli. Zakładając, że można pominąć straty energii, określ pojemność cieplną właściwą substancji w stanie stałym.

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

8. Aby ogrzać 192 g molibdenu o 1 K, konieczne jest przeniesienie do niego ciepła 48 J. Jaka jest właściwa pojemność cieplna tej substancji?

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

9. Ile ciepła potrzeba do podgrzania 100 g ołowiu z 27 do 47 °C?

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

10. Na podgrzanie cegły od 20 do 85°C zużyto taką samą ilość ciepła, jak na podgrzanie wody o tej samej masie do 13°C. Ciepło właściwe cegły wynosi

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

11. Z poniższej listy stwierdzeń wybierz dwa poprawne i zapisz ich numery w tabeli.

1) Ilość ciepła, które ciało otrzymuje, gdy jego temperatura wzrośnie o określoną liczbę stopni, jest równa ilości ciepła, które to ciało oddaje, gdy jego temperatura spadnie o tę samą liczbę stopni.
2) Gdy substancja jest schładzana, jej energia wewnętrzna wzrasta.
3) Ilość ciepła, jaką otrzymuje substancja po podgrzaniu, służy głównie do zwiększenia energii kinetycznej jej cząsteczek.
4) Ilość ciepła, którą otrzymuje substancja po podgrzaniu, służy głównie do zwiększenia potencjalnej energii oddziaływania jej cząsteczek
5) Energię wewnętrzną ciała można zmienić tylko przez dostarczenie mu określonej ilości ciepła

12. W tabeli przedstawiono wyniki pomiarów masy ​\(m \) ​, zmian temperatury ​\(\Delta t \) ​ oraz ilości ciepła ​\(Q \)​ wydzielanego podczas chłodzenia cylindrów wykonanych z miedzi lub aluminium.

Jakie stwierdzenia są zgodne z wynikami eksperymentu? Wybierz właściwe dwa z podanej listy. Wymień ich numery. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów można argumentować, że ilość ciepła uwalnianego podczas chłodzenia,

1) zależy od materiału, z którego wykonany jest cylinder.
2) nie zależy od substancji, z której wykonany jest cylinder.
3) rośnie wraz ze wzrostem masy cylindra.
4) wzrasta wraz ze wzrostem różnicy temperatur.
5) ciepło właściwe aluminium jest 4 razy większe niż ciepło właściwe cyny.

Część 2

C1. Ciało stałe o wadze 2 kg umieszcza się w piekarniku o mocy 2 kW i ogrzewa. Rysunek przedstawia zależność temperatury ​\(t \) ​ tego ciała od czasu ogrzewania ​\(\tau \) . Jaka jest właściwa pojemność cieplna substancji?

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

Odpowiedzi

Aby dowiedzieć się, jak obliczyć ilość ciepła niezbędną do ogrzania ciała, najpierw ustalamy, od jakich ilości to zależy.

Z poprzedniego akapitu wiemy już, że ta ilość ciepła zależy od rodzaju substancji, z której składa się ciało (tj. jego właściwej pojemności cieplnej):

Q zależy od c .

Ale to nie wszystko.

Jeśli chcemy podgrzać wodę w czajniku tak, aby była tylko ciepła, to nie będziemy jej długo podgrzewać. A żeby woda się nagrzała, będziemy ją dłużej podgrzewać. Ale im dłużej czajnik ma kontakt z grzałką, tym więcej ciepła od niego odbierze. Dlatego im bardziej zmienia się temperatura ciała podczas ogrzewania, tym więcej ciepła musi mu zostać przekazane.

Niech początkowa temperatura ciała będzie równa t początkowa, a końcowa temperatura - t końcowa. Wtedy zmiana temperatury ciała zostanie wyrażona przez różnicę

Δt = t koniec - t początek,

a ilość ciepła będzie zależeć od tej wartości:

Q zależy od Δt.

Wreszcie wszyscy wiedzą, że podgrzanie np. 2 kg wody zajmuje więcej czasu (a więc więcej ciepła) niż podgrzanie 1 kg wody. Oznacza to, że ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała zależy od masy tego ciała:

Q zależy od m.

Tak więc, aby obliczyć ilość ciepła, musisz znać pojemność cieplną właściwą substancji, z której wykonane jest ciało, masę tego ciała i różnicę między jego temperaturą końcową a początkową.

Niech na przykład trzeba określić, ile ciepła potrzeba do ogrzania części żelaznej o masie 5 kg, pod warunkiem, że jej temperatura początkowa to 20 °C, a temperatura końcowa powinna wynosić 620 °C.

Z tabeli 8 dowiadujemy się, że ciepło właściwe żelaza wynosi c = 460 J/(kg*°C). Oznacza to, że do podgrzania 1 kg żelaza o 1°C potrzeba 460 J.

Aby ogrzać 5 kg żelaza o 1 ° C, potrzeba 5 razy więcej ciepła, tj. 460 J * 5 \u003d 2300 J.

Aby podgrzać żelazko nie o 1 °C, ale o Δt = 600 °C, potrzeba jeszcze 600 razy więcej ciepła, tj. 2300 J * 600 = 1 380 000 J. Dokładnie taka sama (modulo) ilość ciepła zostanie uwolniona i kiedy to nastąpi żelazo jest schładzane z 620 do 20 °C.

Więc, aby znaleźć ilość ciepła potrzebnego do ogrzania ciała lub oddanego przez nie podczas schładzania, należy pomnożyć ciepło właściwe ciała przez jego masę i różnicę między jego temperaturą końcową a początkową:

Gdy ciało jest ogrzewane, tcon > tini, a zatem Q > 0. Gdy ciało jest chłodzone, tcon< t нач и, следовательно, Q < 0.

1. Podaj przykłady pokazujące, że ilość ciepła odbieranego przez ciało po podgrzaniu zależy od jego masy i zmian temperatury. 2. Jakiego wzoru używa się do obliczenia ilości ciepła potrzebnego do ogrzania ciała lub uwolnionego przez nie podczas schładzania?