อะไรจะร้อนเร็วขึ้นบนเตา - กาต้มน้ำหรือถังน้ำ? คำตอบนั้นชัดเจน - กาน้ำชา แล้วคำถามที่สองคือทำไม?

คำตอบก็ชัดเจนไม่น้อย - เนื่องจากมวลน้ำในกาต้มน้ำมีน้อยกว่า ยอดเยี่ยม. และตอนนี้คุณสามารถสัมผัสประสบการณ์ทางกายภาพที่แท้จริงได้ด้วยตัวเองที่บ้านแล้ว ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องมีกระทะขนาดเล็กสองใบที่เหมือนกันน้ำและน้ำมันพืชในปริมาณเท่ากันเช่นอย่างละครึ่งลิตรและเตา วางกระทะที่มีน้ำมันและน้ำบนไฟร้อนเดียวกัน ตอนนี้แค่ดูว่าอะไรจะร้อนขึ้นเร็วขึ้น หากคุณมีเทอร์โมมิเตอร์สำหรับของเหลว ก็สามารถใช้ได้ หากไม่มี ก็แค่ทดสอบอุณหภูมิด้วยนิ้วเป็นครั้งคราว แต่ระวังอย่าให้ถูกไฟไหม้ ไม่ว่าในกรณีใดคุณจะเห็นว่าน้ำมันร้อนเร็วกว่าน้ำมาก และอีกหนึ่งคำถามที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในรูปแบบของประสบการณ์ได้เช่นกัน อะไรจะเดือดเร็วกว่า - น้ำอุ่นหรือน้ำเย็น? ทุกอย่างชัดเจนอีกครั้ง - อันอบอุ่นจะเป็นคนแรกที่เส้นชัย เหตุใดจึงมีคำถามและการทดลองแปลกๆ เหล่านี้? เพื่อกำหนดปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่า “ปริมาณความร้อน”

ปริมาณความร้อน

ปริมาณความร้อนคือพลังงานที่ร่างกายสูญเสียหรือได้รับระหว่างการถ่ายเทความร้อน นี่ชัดเจนจากชื่อ เมื่อเย็นลง ร่างกายจะสูญเสียความร้อนจำนวนหนึ่ง และเมื่อได้รับความร้อนก็จะดูดซับไว้ และคำตอบสำหรับคำถามของเราก็แสดงให้เราเห็น ปริมาณความร้อนขึ้นอยู่กับอะไร?ประการแรก ยิ่งมวลของร่างกายมากขึ้น ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการเปลี่ยนอุณหภูมิก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ประการที่สอง ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนแก่ร่างกายนั้นขึ้นอยู่กับสารที่ร่างกายประกอบด้วย ซึ่งก็คือ ประเภทของสาร และประการที่สาม ความแตกต่างของอุณหภูมิร่างกายก่อนและหลังการถ่ายเทความร้อนก็มีความสำคัญต่อการคำนวณของเราเช่นกัน จากข้อมูลข้างต้นเราทำได้ กำหนดปริมาณความร้อนโดยใช้สูตร:

โดยที่ Q คือปริมาณความร้อน
ม. - น้ำหนักตัว
(t_2-t_1) - ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิร่างกายเริ่มต้นและสุดท้าย
c คือความจุความร้อนจำเพาะของสารซึ่งได้จากตารางที่เกี่ยวข้อง

เมื่อใช้สูตรนี้ คุณสามารถคำนวณปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการทำความร้อนให้กับร่างกายหรือที่ร่างกายนี้จะปล่อยออกมาเมื่อเย็นตัวลง

ปริมาณความร้อนวัดเป็นจูล (1 J) เช่นเดียวกับพลังงานประเภทอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ค่านี้ถูกนำมาใช้เมื่อไม่นานมานี้ และผู้คนเริ่มวัดปริมาณความร้อนเร็วขึ้นมาก และพวกเขาใช้หน่วยที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในยุคของเรา - แคลอรี่ (1 แคลอรี่) 1 แคลอรี่คือปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำให้น้ำ 1 กรัมร้อนขึ้น 1 องศาเซลเซียส จากข้อมูลเหล่านี้ ผู้ที่ชื่นชอบการนับแคลอรี่ในอาหารที่พวกเขากินสามารถคำนวณได้อย่างสนุกสนานว่าสามารถต้มน้ำได้กี่ลิตรตามพลังงานที่พวกเขาบริโภคพร้อมกับอาหารในระหว่างวัน

อะไรจะร้อนเร็วขึ้นบนเตา - กาต้มน้ำหรือถังน้ำ? คำตอบนั้นชัดเจน - กาน้ำชา แล้วคำถามที่สองคือทำไม?

คำตอบก็ชัดเจนไม่น้อย - เนื่องจากมวลน้ำในกาต้มน้ำมีน้อยกว่า ยอดเยี่ยม. และตอนนี้คุณสามารถสัมผัสประสบการณ์ทางกายภาพที่แท้จริงได้ด้วยตัวเองที่บ้านแล้ว ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องมีกระทะขนาดเล็กสองใบที่เหมือนกันน้ำและน้ำมันพืชในปริมาณเท่ากันเช่นอย่างละครึ่งลิตรและเตา วางกระทะที่มีน้ำมันและน้ำบนไฟร้อนเดียวกัน ตอนนี้แค่ดูว่าอะไรจะร้อนขึ้นเร็วขึ้น หากคุณมีเทอร์โมมิเตอร์สำหรับของเหลว ก็สามารถใช้ได้ หากไม่มี ก็แค่ทดสอบอุณหภูมิด้วยนิ้วเป็นครั้งคราว แต่ระวังอย่าให้ถูกไฟไหม้ ไม่ว่าในกรณีใดคุณจะเห็นว่าน้ำมันร้อนเร็วกว่าน้ำมาก และอีกหนึ่งคำถามที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในรูปแบบของประสบการณ์ได้เช่นกัน อะไรจะเดือดเร็วกว่า - น้ำอุ่นหรือเย็น? ทุกอย่างชัดเจนอีกครั้ง - อันอบอุ่นจะเป็นคนแรกที่เส้นชัย เหตุใดจึงมีคำถามและการทดลองแปลกๆ เหล่านี้? เพื่อกำหนดปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่า “ปริมาณความร้อน”

ปริมาณความร้อน

ปริมาณความร้อนคือพลังงานที่ร่างกายสูญเสียหรือได้รับระหว่างการถ่ายเทความร้อน นี่ชัดเจนจากชื่อ เมื่อเย็นลง ร่างกายจะสูญเสียความร้อนจำนวนหนึ่ง และเมื่อได้รับความร้อนก็จะดูดซับไว้ และคำตอบสำหรับคำถามของเราก็แสดงให้เราเห็น ปริมาณความร้อนขึ้นอยู่กับอะไร?ประการแรก ยิ่งมวลของร่างกายมากขึ้น ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการเปลี่ยนอุณหภูมิก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ประการที่สอง ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนแก่ร่างกายนั้นขึ้นอยู่กับสารที่ร่างกายประกอบด้วย ซึ่งก็คือ ประเภทของสาร และประการที่สาม ความแตกต่างของอุณหภูมิร่างกายก่อนและหลังการถ่ายเทความร้อนก็มีความสำคัญต่อการคำนวณของเราเช่นกัน จากข้อมูลข้างต้นเราทำได้ กำหนดปริมาณความร้อนโดยใช้สูตร:

Q=ซม.(t_2-t_1) ,

โดยที่ Q คือปริมาณความร้อน
ม. - น้ำหนักตัว
(t_2-t_1) - ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิร่างกายเริ่มต้นและสุดท้าย
c คือความจุความร้อนจำเพาะของสารซึ่งได้จากตารางที่เกี่ยวข้อง

เมื่อใช้สูตรนี้ คุณสามารถคำนวณปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการทำความร้อนให้กับร่างกายหรือที่ร่างกายนี้จะปล่อยออกมาเมื่อเย็นตัวลง

ปริมาณความร้อนวัดเป็นจูล (1 J) เช่นเดียวกับพลังงานประเภทอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ค่านี้ถูกนำมาใช้เมื่อไม่นานมานี้ และผู้คนเริ่มวัดปริมาณความร้อนเร็วขึ้นมาก และพวกเขาใช้หน่วยที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในยุคของเรา - แคลอรี่ (1 แคลอรี่) 1 แคลอรี่คือปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำให้น้ำ 1 กรัมร้อนขึ้น 1 องศาเซลเซียส จากข้อมูลเหล่านี้ ผู้ที่ชื่นชอบการนับแคลอรี่ในอาหารที่พวกเขากินสามารถคำนวณได้อย่างสนุกสนานว่าสามารถต้มน้ำได้กี่ลิตรตามพลังงานที่พวกเขาบริโภคพร้อมกับอาหารในระหว่างวัน

(หรือการถ่ายเทความร้อน)

ความจุความร้อนจำเพาะของสาร

ความจุความร้อน- คือปริมาณความร้อนที่ร่างกายดูดซับเมื่อถูกความร้อน 1 องศา

ความจุความร้อนของร่างกายระบุด้วยอักษรละตินตัวพิมพ์ใหญ่ กับ.

ความจุความร้อนของร่างกายขึ้นอยู่กับอะไร? ก่อนอื่นจากมวลของมัน เห็นได้ชัดว่าการให้ความร้อน เช่น น้ำ 1 กิโลกรัม จะต้องใช้ความร้อนมากกว่าการให้ความร้อน 200 กรัม

แล้วชนิดของสารล่ะ? มาทำการทดลองกัน ลองใช้ภาชนะที่เหมือนกันสองใบแล้วเทน้ำที่มีน้ำหนัก 400 กรัมลงในหนึ่งในนั้นและอีกอันใส่น้ำมันพืชที่มีน้ำหนัก 400 กรัมเราจะเริ่มให้ความร้อนโดยใช้หัวเผาที่เหมือนกัน เมื่อสังเกตค่าเทอร์โมมิเตอร์เราจะเห็นว่าน้ำมันร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว หากต้องการให้น้ำร้อนและน้ำมันมีอุณหภูมิเท่ากัน น้ำจะต้องได้รับความร้อนนานขึ้น แต่ยิ่งเราให้น้ำร้อนนานเท่าไรก็ยิ่งได้รับความร้อนจากเตามากขึ้นเท่านั้น

ดังนั้นการให้ความร้อนแก่สารต่างชนิดที่มีมวลเท่ากันด้วยอุณหภูมิเดียวกันจึงต้องใช้ความร้อนในปริมาณที่ต่างกัน ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนแก่ร่างกาย ดังนั้น ความจุความร้อนของมันจึงขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่ร่างกายประกอบขึ้น

ตัวอย่างเช่น ในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัมขึ้น 1°C ต้องใช้ปริมาณความร้อนเท่ากับ 4,200 จูล และเพื่อให้น้ำมันดอกทานตะวันมีมวลเท่ากันเพิ่มขึ้น 1°C ปริมาณความร้อนเท่ากับ ต้องใช้ 1700 เจ

ปริมาณทางกายภาพที่แสดงปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการทำให้สาร 1 กิโลกรัมร้อนขึ้น 1 ºС เรียกว่า ความจุความร้อนจำเพาะของสารนี้

สารแต่ละชนิดมีความจุความร้อนจำเพาะของตัวเอง ซึ่งแสดงด้วยอักษรละติน c และมีหน่วยวัดเป็นจูลต่อกิโลกรัม (J/(kg °C))

ความจุความร้อนจำเพาะของสารชนิดเดียวกันในสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกัน (ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ) จะแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำคือ 4200 J/(kg °C) และความจุความร้อนจำเพาะของน้ำแข็งคือ 2100 J/(kg °C) อลูมิเนียมในสถานะของแข็งมีความจุความร้อนจำเพาะ 920 J/(kg - °C) และในสถานะของเหลว - 1,080 J/(kg - °C)

โปรดทราบว่าน้ำมีความจุความร้อนจำเพาะสูงมาก ดังนั้นน้ำในทะเลและมหาสมุทรที่ร้อนขึ้นในฤดูร้อนจึงดูดซับความร้อนจำนวนมากจากอากาศ ด้วยเหตุนี้ ในสถานที่ที่อยู่ใกล้แหล่งน้ำขนาดใหญ่ ฤดูร้อนจึงไม่ร้อนเท่ากับในสถานที่ห่างไกลจากน้ำ

การคำนวณปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำความร้อนให้กับร่างกายหรือที่ร่างกายปล่อยออกมาระหว่างการทำความเย็น

จากที่กล่าวมาข้างต้น เป็นที่ชัดเจนว่าปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนแก่ร่างกายขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่ร่างกายประกอบด้วย (เช่น ความจุความร้อนจำเพาะของสารนั้น) และมวลของร่างกาย เป็นที่ชัดเจนว่าปริมาณความร้อนขึ้นอยู่กับว่าเราจะเพิ่มอุณหภูมิของร่างกายกี่องศา

ดังนั้น เพื่อกำหนดปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำความร้อนให้กับร่างกายหรือที่ร่างกายปล่อยออกมาในระหว่างการทำความเย็น คุณจะต้องคูณความจุความร้อนจำเพาะของร่างกายด้วยมวลของมัน และด้วยความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิสุดท้ายและอุณหภูมิเริ่มต้น:

ถาม = ซม (ที 2 - ที 1 ) ,

ที่ไหน ถาม- ปริมาณความร้อน ค— ความจุความร้อนจำเพาะ ม- น้ำหนักตัว ที 1 — อุณหภูมิเริ่มต้น ที 2 — อุณหภูมิสุดท้าย

เมื่อร่างกายเกิดความร้อนขึ้น เสื้อ 2 > ที 1 และด้วยเหตุนี้ ถาม > 0 - เมื่อร่างกายเย็นลง ที 2 ไอ< ที 1 และด้วยเหตุนี้ ถาม< 0 .

หากทราบความจุความร้อนของร่างกายทั้งหมด กับ, ถามกำหนดโดยสูตร:

ถาม = C (เสื้อ 2 - ที 1 ) .

1. การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในจากการทำงานมีลักษณะเฉพาะตามปริมาณงาน กล่าวคือ งานคือการวัดการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในในกระบวนการที่กำหนด การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกายระหว่างการถ่ายเทความร้อนนั้นมีลักษณะเป็นปริมาณที่เรียกว่า ปริมาณความร้อน.

ปริมาณความร้อนคือการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกายระหว่างกระบวนการถ่ายเทความร้อนโดยไม่ได้ทำงาน

ปริมาณความร้อนแสดงด้วยตัวอักษร ​\(Q\) ​ เนื่องจากปริมาณความร้อนเป็นตัววัดการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน มีหน่วยเป็นจูล (1 J)

เมื่อร่างกายถ่ายเทความร้อนจำนวนหนึ่งโดยไม่ทำงาน พลังงานภายในของมันจะเพิ่มขึ้น ถ้าร่างกายปล่อยความร้อนออกมาในระดับหนึ่ง พลังงานภายในก็จะลดลง

2. หากคุณเทน้ำ 100 กรัมลงในภาชนะที่เหมือนกันสองใบ โดยใบหนึ่งและอีกใบ 400 กรัมที่อุณหภูมิเดียวกันและวางไว้บนเตาที่เหมือนกัน น้ำในภาชนะใบแรกจะเดือดเร็วขึ้น ดังนั้น ยิ่งมวลของร่างกายมีมากขึ้น ปริมาณความร้อนที่ร่างกายต้องการในการทำให้ร้อนก็จะมากขึ้นตามไปด้วย การระบายความร้อนก็เช่นเดียวกัน: ร่างกายที่มีมวลมากขึ้นจะปล่อยความร้อนออกมามากขึ้นเมื่อถูกระบายความร้อน วัตถุเหล่านี้ทำจากสสารชนิดเดียวกันและร้อนขึ้นหรือเย็นลงตามจำนวนองศาที่เท่ากัน

​3. หากตอนนี้เราให้ความร้อนน้ำ 100 กรัมจาก 30 ถึง 60 °C นั่นคือ ที่ 30 °C และจนถึง 100 °C เช่น ที่อุณหภูมิ 70 °C จากนั้นในกรณีแรกจะใช้เวลาในการทำความร้อนน้อยกว่าครั้งที่สอง ดังนั้นการทำให้น้ำร้อนขึ้น 30 °C จะต้องใช้ความร้อนน้อยกว่าการทำให้น้ำร้อนขึ้น 70 °C ดังนั้น ปริมาณความร้อนจึงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิสุดท้าย ​\((t_2\,^\circ C) \) ​ และอุณหภูมิเริ่มต้น \((t_1\,^\circ C) \): ​\( Q\ซิม(t_2- t_1) \) ​.

4. หากตอนนี้คุณเทน้ำ 100 กรัมลงในภาชนะใบเดียว และเทน้ำเล็กน้อยลงในภาชนะที่เหมือนกันอีกใบหนึ่งแล้วใส่ตัวโลหะลงไปซึ่งมีมวลและมวลน้ำเท่ากับ 100 กรัม และให้ความร้อนภาชนะบนกระเบื้องที่เหมือนกัน จากนั้น คุณจะสังเกตเห็นว่าในภาชนะที่บรรจุน้ำเพียงอย่างเดียวจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าภาชนะที่มีน้ำและตัวถังโลหะ ดังนั้นเพื่อให้อุณหภูมิของสิ่งที่บรรจุอยู่ในภาชนะทั้งสองเท่ากัน จึงจำเป็นต้องถ่ายเทความร้อนไปยังน้ำมากกว่าไปยังน้ำและตัวเครื่องที่เป็นโลหะ ดังนั้นปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำความร้อนในร่างกายจึงขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่ใช้สร้างร่างกาย

5. การขึ้นอยู่กับปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนแก่ร่างกายกับประเภทของสารนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่า ความจุความร้อนจำเพาะของสาร.

ปริมาณทางกายภาพเท่ากับปริมาณความร้อนที่ต้องให้สาร 1 กิโลกรัมเพื่อให้ความร้อนขึ้น 1 ° C (หรือ 1 K) เรียกว่าความจุความร้อนจำเพาะของสาร

สาร 1 กิโลกรัมจะปล่อยความร้อนในปริมาณเท่ากันเมื่อถูกทำให้เย็นลง 1 °C

ความจุความร้อนจำเพาะแสดงด้วยตัวอักษร ​\(c\) ​ หน่วยความจุความร้อนจำเพาะคือ 1 J/kg °C หรือ 1 J/kg K

ความจุความร้อนจำเพาะของสารถูกกำหนดโดยการทดลอง ของเหลวมีความจุความร้อนจำเพาะสูงกว่าโลหะ น้ำมีความร้อนจำเพาะสูงสุด ส่วนทองคำมีความร้อนจำเพาะน้อยมาก

ความร้อนจำเพาะของตะกั่วคือ 140 J/kg °C ซึ่งหมายความว่าหากต้องการให้ความร้อนตะกั่ว 1 กิโลกรัมเพิ่มขึ้น 1 °C จำเป็นต้องใช้ความร้อนจำนวน 140 จูล ความร้อนในปริมาณเท่ากันจะถูกปล่อยออกมาเมื่อน้ำเย็น 1 กิโลกรัมเย็นลง 1 °C

เนื่องจากปริมาณความร้อนเท่ากับการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกาย เราจึงกล่าวได้ว่าความจุความร้อนจำเพาะแสดงให้เห็นว่าพลังงานภายในของสาร 1 กิโลกรัมเปลี่ยนแปลงไปเท่าใดเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง 1 °C โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานภายในของตะกั่ว 1 กิโลกรัมจะเพิ่มขึ้น 140 J เมื่อได้รับความร้อน 1 °C และลดลง 140 J เมื่อเย็นลง

ปริมาณความร้อน ​\(Q \) ​ ที่จำเป็นในการให้ความร้อนแก่วัตถุที่มีมวล ​\(m \) ​ จากอุณหภูมิ \((t_1\,^\circ C) \) ถึงอุณหภูมิ \((t_2\,^\ circ C) \) เท่ากับผลคูณของความจุความร้อนจำเพาะของสาร มวลกาย และความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิสุดท้ายและอุณหภูมิเริ่มต้น เช่น

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

​สูตรเดียวกันนี้ใช้ในการคำนวณปริมาณความร้อนที่ร่างกายปล่อยออกมาเมื่อเย็นลง เฉพาะในกรณีนี้เท่านั้นที่ควรลบอุณหภูมิสุดท้ายออกจากอุณหภูมิเริ่มต้น เช่น ลบอุณหภูมิที่น้อยกว่าออกจากอุณหภูมิที่ใหญ่กว่า

6. ตัวอย่างการแก้ปัญหา- เทน้ำ 100 กรัมที่อุณหภูมิ 20 °C ลงในแก้วที่บรรจุน้ำ 200 กรัมที่อุณหภูมิ 80 °C หลังจากนั้นอุณหภูมิในภาชนะก็สูงถึง 60 °C น้ำเย็นรับความร้อนได้เท่าไร และน้ำร้อนจ่ายความร้อนได้เท่าไร?

เมื่อแก้ไขปัญหา คุณต้องดำเนินการตามลำดับต่อไปนี้:

1. เขียนเงื่อนไขของปัญหาโดยสังเขป
2. แปลงค่าปริมาณเป็น SI
3. วิเคราะห์ปัญหา กำหนดว่าวัตถุใดเกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนความร้อน วัตถุใดให้พลังงานและรับ
4. แก้ไขปัญหาในรูปแบบทั่วไป
5. ทำการคำนวณ
6. วิเคราะห์คำตอบที่ได้รับ

1. สภาพปัญหา.

ที่ให้ไว้:
​\(m_1 \) ​ = 200 ก
​\(m_2\) ​ = 100 กรัม
​\(t_1 \) ​ = 80 °C
​\(t_2 \) ​ = 20 °C
​\(t\) ​ = 60 °C
______________

​\(Q_1 \) ​ — ? ​\(Q_2 \) ​ — ?
​\(c_1 \) ​ = 4200 จูล/กก. °C

2. ศรี:​\(m_1\) ​ = 0.2 กก.; ​\(m_2\) ​ = 0.1 กก.

3. การวิเคราะห์งาน- ปัญหาอธิบายกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างน้ำร้อนและน้ำเย็น น้ำร้อนให้ความร้อนในปริมาณหนึ่ง ​\(Q_1 \) ​ และเย็นตัวลงจากอุณหภูมิ ​\(t_1 \) ​ ถึงอุณหภูมิ ​\(t \) ​ น้ำเย็นได้รับปริมาณความร้อน ​\(Q_2 \) ​ และถูกให้ความร้อนจากอุณหภูมิ ​\(t_2 \) ​ ถึงอุณหภูมิ ​\(t \) ​

4. การแก้ปัญหาในรูปแบบทั่วไป- ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากน้ำร้อนคำนวณโดยสูตร: ​\(Q_1=c_1m_1(t_1-t) \) ​

ปริมาณความร้อนที่ได้รับจากน้ำเย็นคำนวณโดยสูตร: \(Q_2=c_2m_2(t-t_2) \) .

5. การคำนวณ.
​\(Q_1 \) ​ = 4200 จูล/กก · °С · 0.2 กก. · 20 °С = 16800 จูล
\(Q_2\) = 4200 จูล/กก. °C 0.1 กก. 40 °C = 16800 จูล

6. คำตอบก็คือ ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากน้ำร้อนเท่ากับปริมาณความร้อนที่ได้รับจากน้ำเย็น ในกรณีนี้ มีการพิจารณาสถานการณ์ในอุดมคติและไม่ได้คำนึงถึงว่ามีการใช้ความร้อนจำนวนหนึ่งเพื่อให้ความร้อนแก่กระจกซึ่งมีน้ำอยู่และอากาศโดยรอบ ในความเป็นจริง ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากน้ำร้อนมากกว่าปริมาณความร้อนที่ได้รับจากน้ำเย็น

ส่วนที่ 1

1. ความจุความร้อนจำเพาะของเงินคือ 250 J/(kg °C) สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไร?

1) เมื่อเงิน 1 กิโลกรัมเย็นลงที่ 250 °C จะปล่อยความร้อนออกมาเป็นปริมาณ 1 J
2) เมื่อเงิน 250 กิโลกรัม เย็นตัวลง 1 °C จะปล่อยความร้อนออกมา 1 J
3) เมื่อเงิน 250 กิโลกรัมเย็นลง 1 °C ปริมาณความร้อน 1 J จะถูกดูดซับ
4) เมื่อเงิน 1 กิโลกรัมเย็นตัวลง 1 °C จะปล่อยความร้อนออกมาจำนวน 250 J

2. ความจุความร้อนจำเพาะของสังกะสีคือ 400 J/(kg °C) นี่หมายความว่า

1) เมื่อสังกะสี 1 กิโลกรัมถูกให้ความร้อน 400 °C พลังงานภายในจะเพิ่มขึ้น 1 J
2) เมื่อสังกะสี 400 กิโลกรัมถูกให้ความร้อน 1 °C พลังงานภายในจะเพิ่มขึ้น 1 J
3) การทำความร้อนสังกะสี 400 กิโลกรัมขึ้น 1 °C จำเป็นต้องใช้พลังงาน 1 J
4) เมื่อสังกะสี 1 กิโลกรัมถูกให้ความร้อน 1 °C พลังงานภายในจะเพิ่มขึ้น 400 J

3. เมื่อถ่ายโอนปริมาณความร้อน ​\(Q \) ​ ไปยังวัตถุแข็งที่มีมวล \(m \) ​ อุณหภูมิของร่างกายจะเพิ่มขึ้น ​\(\Delta t^\circ \) ​ สำนวนใดต่อไปนี้กำหนดความจุความร้อนจำเพาะของสารในร่างกายนี้

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

4. รูปนี้แสดงกราฟของการขึ้นอยู่กับปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนแก่วัตถุสองชิ้น (1 และ 2) ที่มีมวลเท่ากันที่อุณหภูมิ เปรียบเทียบค่าความจุความร้อนจำเพาะ (​\(c_1 \) ​ และ ​\(c_2 \) ​) ของสารที่ใช้สร้างวัตถุเหล่านี้

1) ​\(c_1=c_2 \) ​
2) ​\(c_1>c_2 \) ​
3)\(ค_1 4) คำตอบขึ้นอยู่กับมูลค่ามวลของวัตถุ

5. แผนภาพแสดงปริมาณความร้อนที่ถ่ายโอนไปยังวัตถุสองชิ้นที่มีมวลเท่ากัน เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงตามจำนวนองศาที่เท่ากัน ข้อใดสัมพันธ์กับความจุความร้อนจำเพาะของสารที่ใช้สร้างวัตถุได้ถูกต้อง

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

6. รูปนี้แสดงกราฟอุณหภูมิของวัตถุที่เป็นของแข็ง ขึ้นอยู่กับปริมาณความร้อนที่วัตถุปล่อยออกมา น้ำหนักตัว 4 กก. ความจุความร้อนจำเพาะของสารในร่างกายนี้เป็นเท่าใด?

1) 500 จูล/(กก.°C)
2) 250 จูล/(กก.°C)
3) 125 จูล/(กก.°C)
4) 100 จูล/(กก.°C)

7. เมื่อให้ความร้อนแก่สารที่เป็นผลึกซึ่งมีน้ำหนัก 100 กรัม จะมีการวัดอุณหภูมิของสารและปริมาณความร้อนที่ให้กับสารนั้น ข้อมูลการวัดถูกนำเสนอในรูปแบบตาราง สมมติว่าสามารถละเลยการสูญเสียพลังงานได้ ให้พิจารณาความจุความร้อนจำเพาะของสารในสถานะของแข็ง

1) 192 J/(กก.°C)
2) 240 จูล/(กก.°C)
3) 576 J/(กก.°C)
4) 480 จูล/(กก.°C)

8. ในการให้ความร้อนโมลิบดีนัม 192 กรัม 1 K คุณต้องถ่ายเทความร้อนจำนวน 48 J ไปให้กับมัน ความร้อนจำเพาะของสารนี้คืออะไร?

1) 250 จูล/(กก. เคลวิน)
2) 24 J/(กก. เคลวิน)
3) 4·10 -3 J/(กก.·เคลวิน)
4) 0.92 J/(กก. เคลวิน)

9. ต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการทำความร้อนตะกั่ว 100 กรัม จาก 27 ถึง 47 °C

1) 390 จ
2) 26 กิโลจูล
3) 260 จ
4) 390 กิโลจูล

10. การทำความร้อนอิฐที่อุณหภูมิ 20 ถึง 85 °C ต้องใช้ความร้อนในปริมาณเท่ากันกับการทำความร้อนน้ำที่มีมวลเท่ากัน 13 °C ความจุความร้อนจำเพาะของอิฐคือ

1) 840 จูล/(กก. เคลวิน)
2) 21000 จูล/(กก. เคลวิน)
3) 2100 จูล/(กก. เคลวิน)
4) 1680 จูล/(กก. เคลวิน)

11. จากรายการข้อความด้านล่าง ให้เลือกข้อความที่ถูกต้องสองข้อแล้วเขียนตัวเลขลงในตาราง

1) ปริมาณความร้อนที่ร่างกายได้รับเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นตามจำนวนองศาที่กำหนดจะเท่ากับปริมาณความร้อนที่ร่างกายนี้ปล่อยออกมาเมื่ออุณหภูมิลดลงตามจำนวนองศาที่เท่ากัน
2) เมื่อสารเย็นลง พลังงานภายในจะเพิ่มขึ้น
3) ปริมาณความร้อนที่สารได้รับเมื่อถูกความร้อนจะใช้เพื่อเพิ่มพลังงานจลน์ของโมเลกุลเป็นหลัก
4) ปริมาณความร้อนที่สารได้รับเมื่อถูกความร้อนจะใช้เพื่อเพิ่มพลังงานศักย์ของการปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลเป็นหลัก
5) พลังงานภายในของร่างกายสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการให้ความร้อนในปริมาณหนึ่งเท่านั้น

12. ตารางแสดงผลการวัดมวล \(m\) ​ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ​\(\Delta t\) ​ และปริมาณความร้อน ​\(Q\) ​ ที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำความเย็นของกระบอกสูบที่ทำจากทองแดงหรืออะลูมิเนียม .

ข้อความใดสอดคล้องกับผลลัพธ์ของการทดลอง เลือกสองรายการที่ถูกต้องจากรายการที่ให้ไว้ ระบุหมายเลขของพวกเขา จากการวัดที่ทำสามารถโต้แย้งได้ว่าปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำความเย็น

1) ขึ้นอยู่กับสารที่ใช้สร้างกระบอกสูบ
2) ไม่ขึ้นอยู่กับสารที่ใช้สร้างกระบอกสูบ
3) เพิ่มขึ้นตามมวลกระบอกสูบที่เพิ่มขึ้น
4) เพิ่มขึ้นตามความแตกต่างของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
5) ความจุความร้อนจำเพาะของอลูมิเนียมมากกว่าความจุความร้อนจำเพาะของดีบุกถึง 4 เท่า

ส่วนที่ 2

ค1.วางวัตถุแข็งที่มีน้ำหนัก 2 กิโลกรัมไว้ในเตาขนาด 2 กิโลวัตต์และเริ่มร้อนขึ้น รูปนี้แสดงการขึ้นต่อกันของอุณหภูมิ ​\(t\) ​ ของร่างกายนี้กับเวลาในการทำความร้อน ​\(\tau \) ​ ความจุความร้อนจำเพาะของสารเป็นเท่าใด

1) 400 จูล/(กก.°C)
2) 200 จูล/(กก.°C)
3) 40 J/(กก.°C)
4) 20 J/(กก.°C)

คำตอบ

หากต้องการเรียนรู้วิธีคำนวณปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการทำให้ร่างกายร้อน ให้เราพิจารณาว่าความร้อนนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณเท่าใดก่อน

จากย่อหน้าก่อนหน้านี้ เราทราบแล้วว่าปริมาณความร้อนนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่ร่างกายประกอบด้วย (เช่น ความจุความร้อนจำเพาะ):

Q ขึ้นอยู่กับค

แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด

หากเราต้องการต้มน้ำในกาต้มน้ำให้ร้อนเพียงอย่างเดียวเราจะไม่ให้ร้อนนาน และเพื่อให้น้ำร้อนเราจะทำให้ร้อนนานขึ้น แต่ยิ่งกาต้มน้ำสัมผัสกับเครื่องทำความร้อนนานเท่าไรก็ยิ่งได้รับความร้อนมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น ยิ่งอุณหภูมิของร่างกายเปลี่ยนแปลงมากเมื่อถูกความร้อน ปริมาณความร้อนที่ต้องถ่ายโอนไปก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ปล่อยให้อุณหภูมิเริ่มต้นของร่างกายเริ่มต้น และอุณหภูมิสุดท้ายมีแนวโน้ม จากนั้นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของร่างกายจะแสดงออกมาตามความแตกต่าง

Δt = t สิ้นสุด – t เริ่มต้น

และปริมาณความร้อนจะขึ้นอยู่กับค่านี้:

Q ขึ้นอยู่กับ Δt

สุดท้ายนี้ ทุกคนรู้ดีว่าการให้ความร้อนกับน้ำ 2 กิโลกรัมต้องใช้เวลามากกว่า (และดังนั้นจึงมีความร้อนมากกว่า) มากกว่าการให้ความร้อนกับน้ำ 1 กิโลกรัม ซึ่งหมายความว่าปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำความร้อนให้กับร่างกายจะขึ้นอยู่กับมวลของร่างกายนั้น:

Q ขึ้นอยู่กับม.

ดังนั้น ในการคำนวณปริมาณความร้อน คุณจำเป็นต้องทราบความจุความร้อนจำเพาะของสารที่ใช้สร้างวัตถุ มวลของวัตถุนี้ และความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิสุดท้ายและอุณหภูมิเริ่มต้น

ตัวอย่างเช่น คุณต้องพิจารณาว่าต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการทำความร้อนชิ้นส่วนเหล็กที่มีน้ำหนัก 5 กิโลกรัม โดยมีอุณหภูมิเริ่มต้นคือ 20 °C และอุณหภูมิสุดท้ายควรเท่ากับ 620 °C

จากตารางที่ 8 เราพบว่าความจุความร้อนจำเพาะของเหล็กคือ c = 460 J/(kg*°C) ซึ่งหมายความว่าการอุ่นเหล็ก 1 กิโลกรัมขึ้น 1 °C ต้องใช้ความร้อน 460 จูล

ในการอุ่นเหล็ก 5 กิโลกรัมขึ้น 1 °C จะต้องใช้ความร้อนเพิ่มขึ้น 5 เท่า เช่น 460 J * 5 = 2300 J

ในการทำความร้อนเตารีดไม่ใช่ 1 °C แต่โดย Δt = 600 °C จะต้องใช้ปริมาณความร้อนเพิ่มขึ้นอีก 600 เท่า เช่น 2300 J * 600 = 1,380,000 J ปริมาณความร้อนที่เท่ากัน (โมดูโล) จะถูกปล่อยออกมาและ เมื่อเหล็กเย็นตัวลงจาก 620 ถึง 20 °C

ดังนั้น, ในการหาปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการทำความร้อนให้กับร่างกายหรือที่ร่างกายปล่อยออกมาในระหว่างการทำความเย็น คุณจะต้องคูณความจุความร้อนจำเพาะของร่างกายด้วยมวลของมัน และด้วยผลต่างระหว่างอุณหภูมิสุดท้ายและอุณหภูมิเริ่มต้น:

เมื่อร่างกายได้รับความร้อน tcon > tstart และ Q > 0 เมื่อร่างกายเย็นลง tcon< t нач и, следовательно, Q < 0.

1. ยกตัวอย่างที่แสดงว่าปริมาณความร้อนที่ร่างกายได้รับเมื่อถูกความร้อนนั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของมวลและอุณหภูมิ 2. สูตรใดที่ใช้ในการคำนวณปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำความร้อนให้กับร่างกายหรือปล่อยออกมาเมื่อทำความเย็น?