730. Bazı mekanizmaları soğutmak için neden su kullanılır?
Su harika özısı Bu, mekanizmadan iyi bir ısı dağılımına katkıda bulunur.
731. Hangi durumda daha fazla enerji harcanmalıdır: bir litre suyu 1 °C ısıtmak için mi yoksa yüz gram suyu 1 °C ısıtmak için mi?
Bir litre suyu ısıtmak için kütle ne kadar büyük olursa, o kadar fazla enerji harcanması gerekir.
732. Aynı kütledeki cupronickel ve gümüş çatallar sıcak suya daldırıldı. Sudan aynı miktarda ısı mı alıyorlar?
Bir cupronickel çatalı daha fazla ısı alacaktır, çünkü cupronickel'in özgül ısısı gümüşünkinden daha büyüktür.
733. Aynı kütledeki bir kurşun ve bir dökme demir parçasına balyozla üç kez vuruldu. Hangi kısım daha sıcak oldu?
Kurşun daha fazla ısınacaktır çünkü özgül ısı kapasitesi dökme demirden daha azdır ve kurşunu ısıtmak için daha az enerji gerekir.
734. Bir şişe su içerir, diğeri aynı kütle ve sıcaklıkta kerosen içerir. Her şişeye eşit derecede ısıtılmış bir demir küp atıldı. daha ne ısınacak Yüksek sıcaklık- su mu, gazyağı mı?
Gazyağı.
735. Deniz kıyısındaki şehirlerdeki sıcaklık dalgalanmaları neden kış ve yaz aylarında iç kesimlerde bulunan şehirlere göre daha az keskindir?
Su, havadan daha yavaş ısınır ve soğur. Kışın soğur ve karadaki sıcak hava kütlelerini hareket ettirerek kıyıdaki iklimi daha sıcak hale getirir.
736. Özısı alüminyum 920 J/kg °C'dir. Ne anlama geliyor?
Bu, 1 kg alüminyumu 1 °C ısıtmak için 920 J gerektiği anlamına gelir.
737. Aynı kütleye sahip 1 kg alüminyum ve bakır çubuklar 1 °C ile soğutulur. ne kadar değişecek içsel enerji her çubuk? Hangi çubuk daha fazla ve ne kadar değişecek?
738. Bir kilogram demir kütüğü 45 °C ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
739. 0,25 kg suyu 30°C'den 50°C'ye ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
740. İki litre suyun 5 °C ısıtıldığında iç enerjisi nasıl değişir?
741. 5 g suyu 20 °C'den 30 °C'ye ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
742. 0,03 kg ağırlığındaki bir alüminyum bilyeyi 72 °C'ye ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
743. 15 kg bakırı 80 °C ile ısıtmak için gereken ısı miktarını hesaplayın.
744. 5 kg bakırı 10 °C'den 200 °C'ye ısıtmak için gereken ısı miktarını hesaplayın.
745. 0,2 kg suyu 15 °C'den 20 °C'ye ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
746. 0,3 kg ağırlığındaki su 20 °C soğumuştur. Suyun iç enerjisi ne kadar azalır?
747. 20 °C sıcaklıktaki 0,4 kg suyu 30 °C sıcaklıkta ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
748. 2,5 kg suyu 20 °C'de ısıtmak için ne kadar ısı harcanır?
749. 250 g su 90 °C'den 40 °C'ye soğutulduğunda ne kadar ısı açığa çıktı?
750. 0.015 litre suyu 1 °C ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
751. Hacmi 300 m3 olan bir havuzu 10 °C ile ısıtmak için gereken ısı miktarını hesaplayın.
752. Sıcaklığını 30°C'den 40°C'ye çıkarmak için 1 kg suya ne kadar ısı verilmesi gerekir?
753. 10 litre hacmindeki su, 100 °C'den 40 °C'ye soğumuştur. Bu durumda ne kadar ısı açığa çıkar?
754. 1 m3 kumu 60 °C ısıtmak için gereken ısı miktarını hesaplayın.
755. Hava hacmi 60 m3, özgül ısı kapasitesi 1000 J/kg °C, hava yoğunluğu 1,29 kg/m3. 22°C'ye çıkarmak için ne kadar ısı gerekir?
756. Su 10 °C ısıtıldı ve 4.20 103 J ısı harcandı. Su miktarını belirleyin.
757. 0,5 kg ağırlığındaki su, 20,95 kJ ısı bildirdi. Suyun ilk sıcaklığı 20°C ise suyun sıcaklığı neydi?
758. 10°C'deki 8 kg su 2.5 kg ağırlığındaki bakır bir tencereye dökülüyor. Suyu bir tencerede kaynatmak için ne kadar ısı gerekir?
759. 15 °C sıcaklıktaki bir litre su 300 g ağırlığındaki bakır bir kepçeye dökülür.Potadaki suyu 85 °C ısıtmak için ne kadar ısı gerekir?
760. 3 kg ağırlığında ısıtılmış bir granit parçası suya konur. Granit, 12.6 kJ ısıyı suya aktarır ve 10 °C'ye kadar soğutur. Taşın özgül ısı kapasitesi nedir?
761. 50°C'de sıcak su, 12°C'de 5 kg suya ilave edilerek 30°C sıcaklıkta bir karışım elde edildi. Ne kadar su eklendi?
762. 40°C'de su elde etmek için 60°C'de 3 litre suya 20°C'deki su ilave edildi. Ne kadar su eklendi?
763. 80 °C'de 600 g su ile 20 °C'de 200 g su karıştırılırsa karışımın sıcaklığı ne olur?
764. 90°C'deki bir litre su, 10°C'deki suya döküldü ve suyun sıcaklığı 60°C oldu. ne kadardı soğuk su?
765. Kap zaten 15°C sıcaklıkta 20 litre soğuk su içeriyorsa, bir kaba 60°C'ye ısıtılmış ne kadar sıcak su dökülmesi gerektiğini belirleyin; karışımın sıcaklığı 40 °C olmalıdır.
766. 425 g suyu 20 °C'ye ısıtmak için ne kadar ısı gerektiğini belirleyin.
767. Su 167,2 kJ alırsa 5 kg su kaç derece ısınır?
768. t1 sıcaklığındaki m gram suyu t2 sıcaklığında ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
769. 2 kg su bir kalorimetreye 15 °C sıcaklıkta dökülüyor. 100 °C'ye ısıtılmış 500 g'lık bir pirinç ağırlığı içine indirilirse, kalorimetrenin suyu hangi sıcaklığa kadar ısınır? Pirincin özgül ısı kapasitesi 0.37 kJ/(kg °C)'dir.
770. Aynı hacimde bakır, kalay ve alüminyum parçaları var. Bu parçalardan hangisi en büyük ve hangisi en küçük ısı kapasitesine sahiptir?
771. Kalorimetreye sıcaklığı 20 °C olan 450 gr su döküldü. 100°C'ye ısıtılmış 200 g demir talaşı bu suya daldırıldığında, suyun sıcaklığı 24°C olmuştur. Talaşın özgül ısı kapasitesini belirleyin.
772. 100 g ağırlığındaki bir bakır kalorimetre, sıcaklığı 15 °C olan 738 g su tutar. 200 g bakır bu kalorimetreye 100 °C sıcaklıkta indirildi, ardından kalorimetrenin sıcaklığı 17 °C'ye yükseldi. Bakırın özgül ısı kapasitesi nedir?
773. 10 g ağırlığındaki bir çelik bilye fırından çıkarılır ve 10 °C sıcaklıktaki suya indirilir. Su sıcaklığı 25°C'ye yükseldi. Suyun kütlesi 50 g ise topun fırındaki sıcaklığı neydi? Çeliğin özgül ısı kapasitesi 0,5 kJ/(kg °C)'dir.
777. 19 °C'de 50 gr su, 35 °C sıcaklıkta 150 gr ağırlığındaki suya döküldü. Karışımın sıcaklığı nedir?
778. 90 °C'de 5 kg ağırlığındaki su, 10 °C sıcaklıkta 2 kg ağırlığındaki bir dökme demir kazana döküldü. Suyun sıcaklığı neydi?
779. 2 kg ağırlığındaki çelik bir keski 800 °C'ye ısıtıldı ve daha sonra 10 °C'lik bir sıcaklıkta 15 litre su içeren bir kaba indirildi. Kaptaki su hangi sıcaklığa kadar ısıtılacak?
(Gösterge. Bu sorunu çözmek için, kesici indirildikten sonra kaptaki suyun istenen sıcaklığının bilinmeyen olarak alındığı bir denklem oluşturmak gerekir.)
780. 15 °C'de 0,02 kg su, 25 °C'de 0,03 kg su ve 60 °C'de 0,01 kg suyu karıştırırsanız su kaç derece olur?
781. İyi havalandırılan bir sınıfı ısıtmak, saatte 4,19 MJ'lik bir ısı miktarı gerektirir. Su ısıtma radyatörlerine 80°C'de girer ve 72°C'de çıkar. Radyatörlere her saat ne kadar su verilmelidir?
782. 100 °C sıcaklıkta 0,1 kg ağırlığındaki kurşun, 15 °C sıcaklıkta 0,24 kg su içeren 0,04 kg ağırlığındaki bir alüminyum kalorimetreye daldırıldı. Daha sonra kalorimetrede 16 °C sıcaklık belirlendi. Kurşunun özgül ısı kapasitesi nedir?
Bir evi ısıtmanın yollarını, ısı kaçağını azaltma seçeneklerini tartışırken, ısının ne olduğunu, hangi birimlerde ölçüldüğünü, nasıl iletildiğini ve nasıl kaybedildiğini anlamalıyız. Bu sayfa, yukarıdaki konuların tümünü dikkate almak için gerekli olan fizik dersinden temel bilgileri sağlayacaktır.
Isı, enerjiyi aktarmanın bir yoludur
Bir cismin çevre ile ısı alışverişi sürecinde aldığı veya kaybettiği enerjiye ısı miktarı veya basitçe ısı denir.
Dar anlamda ısı, enerjiyi aktarmanın yollarından biridir ve sadece sisteme aktarılan enerji miktarının fiziksel anlamı vardır, ancak "ısı" kelimesi ısı akısı, ısı kapasitesi gibi köklü bilimsel kavramlara dahil edilir. , faz geçiş ısısı, kimyasal reaksiyon ısısı, ısıl iletkenlik vb. Bu nedenle, bu tür kelime kullanımının yanıltıcı olmadığı durumlarda, "ısı" ve "ısı miktarı" kavramları eş anlamlıdır. Ancak, bu terimler ancak verilmişse kullanılabilir. kesin tanım ve hiçbir durumda "ısı miktarı" tanım gerektirmeyen ilk kavramların sayısına atfedilemez. Hatalardan kaçınmak için, "ısı" kavramı tam olarak enerji aktarım yöntemi olarak anlaşılmalıdır ve bu yöntemle aktarılan enerji miktarı "ısı miktarı" kavramı ile ifade edilir. "Termal enerji" teriminden kaçınılması önerilir.
Isı, bir maddenin iç enerjisinin, bu maddeyi oluşturan moleküllerin ve atomların yoğun kaotik hareketiyle belirlenen kinetik kısmıdır. Sıcaklık, moleküler hareketin yoğunluğunun bir ölçüsüdür. Belirli bir sıcaklıkta bir cismin sahip olduğu ısı miktarı kütlesine bağlıdır; örneğin, aynı sıcaklıkta, büyük bir bardak suda küçük olandan daha fazla ısı bulunur ve bir kova soğuk suda bir bardak sıcak sudan daha fazla olabilir (suyun sıcaklığı kova daha düşüktür).
Isı bir enerji şeklidir ve bu nedenle enerji birimleriyle ölçülmelidir. AT uluslararası sistem Enerjinin SI birimi joule'dür (J). Ayrıca ısı - kalori miktarının sistem dışı bir birimini kullanmasına izin verilir: uluslararası bir kalori 4.1868 J'dir.
Isı transferi ve ısı transferi
Isı transferi, sıcaklık farkları nedeniyle bir vücutta veya bir vücuttan diğerine ısı aktarma işlemidir. Isı transferinin yoğunluğu, maddenin özelliklerine, sıcaklık farkına bağlıdır ve deneysel olarak belirlenmiş doğa yasalarına uyar. Verimli ısıtma veya soğutma sistemleri oluşturmak için çeşitli motorlar, enerji santralleri, ısı yalıtım sistemleri, ısı transferi prensiplerini bilmeniz gerekir. Bazı durumlarda ısı transferi istenmez (ergitme fırınlarının ısı yalıtımı, uzay gemileri vb.), diğerlerinde mümkün olduğunca büyük olmalıdır (buhar kazanları, ısı eşanjörleri, mutfak eşyaları). Üç ana ısı transferi türü vardır: iletim, konveksiyon ve radyan ısı transferi.
Termal iletkenlik
Vücut içinde bir sıcaklık farkı varsa, termal enerji daha sıcak olandan daha soğuk olana geçer. Moleküllerin termal hareketleri ve çarpışmaları nedeniyle oluşan bu tür ısı transferine termal iletkenlik denir. Çubuğun termal iletkenliği, değer ile tahmin edilir. ısı akışı, termal iletkenlik katsayısına, ısının aktarıldığı kesit alanına ve sıcaklık gradyanına (çubuğun uçlarındaki sıcaklık farkının aralarındaki mesafeye oranı) bağlıdır. Isı akışının birimi watt'tır.
BAZI MADDE VE MALZEMELERİN ISI İLETKENLİĞİ
Maddeler ve malzemeler Termal iletkenlik, W/(m^2*K)
metaller
Alüminyum ______205
Bronz ______________________105
Tungsten _____159
Demir ____________________________________67
Bakır ________________________389
Nikel ______________________58
Kurşun ______________________35
Çinko ________________________113
Diğer materyaller
Asbest ________________________0.08
Beton ________________________0.59
Hava ________________________0.024
Eider aşağı (gevşek) ______0.008
Ahşap (ceviz) ________________0.209
Talaş ________________________0.059
Kauçuk (süngerimsi) ____________0.038
Cam ________________________ 0.75
Konveksiyon
Konveksiyon, hava veya sıvı kütlelerinin hareketi nedeniyle ısı transferidir. Bir sıvıya veya gaza ısı uygulandığında, moleküllerin hareketinin yoğunluğu artar ve bunun sonucunda basınç artar. Bir sıvı veya gazın hacmi sınırlı değilse, genleşirler; sıvının (gazın) yerel yoğunluğu azalır ve kaldırma kuvveti (Arşimet) kuvvetleri nedeniyle ortamın ısınan kısmı yukarı doğru hareket eder (odadaki sıcak havanın pillerden tavana yükselmesinin nedeni budur). Akışkanın bir borudan akması veya düz bir yüzey etrafında akışın olduğu basit durumlarda, konvektif ısı transfer katsayısı teorik olarak hesaplanabilir. Ancak, türbülanslı bir ortamın akışı için konveksiyon problemine analitik bir çözüm bulmak henüz mümkün olmamıştır.
termal radyasyon
Üçüncü tip ısı transferi - radyan ısı transferi - ısı iletiminden farklıdır ve bu durumda ısı bir vakum yoluyla aktarılabilir. Diğer ısı transferi yöntemleriyle benzerliği, sıcaklık farkından da kaynaklanmasıdır. Termal radyasyon, elektromanyetik radyasyon türlerinden biridir.
Güneş, güçlü bir termal enerji yayıcıdır; 150 milyon km uzaklıkta bile Dünya'yı ısıtır. Güneş radyasyonunun yoğunluğu yaklaşık 1,37 W/m2'dir.
İletim ve taşınım yoluyla ısı transferinin hızı, sıcaklıkla orantılıdır ve radyan ısı akısı, sıcaklığın dördüncü gücüyle orantılıdır.
Isı kapasitesi
Farklı maddelerin ısı depolamak için farklı yetenekleri vardır; moleküler yapılarına ve yoğunluklarına bağlıdır. Bir maddenin birim kütlesinin sıcaklığını bir derece (1 °C veya 1 K) artırmak için gereken ısı miktarına o maddenin özgül ısı kapasitesi denir. Isı kapasitesi J/(kg K) cinsinden ölçülür.
Genellikle ısı kapasitesini sabit bir hacimde ayırt edin ( ÖZGEÇMİŞ) ve ısı kapasitesi sabit basınç (C P), ısıtma işlemi sırasında cismin hacmi veya basıncı sırasıyla sabit tutulursa. Örneğin, bir balondaki bir gram havayı 1 K ısıtmak için, onu aynı şekilde sert duvarlı kapalı bir kapta ısıtmaktan daha fazla ısı gerekir, çünkü balona verilen enerjinin bir kısmı balonu genişletmek için harcanır. hava ve ısıtma değil. Sabit basınçta ısıtıldığında, ısının bir kısmı vücudun genişleme işinin üretimine gider ve kısmen - iç enerjisini arttırırken, sabit bir hacimde ısıtıldığında, tüm ısı iç enerjiyi arttırmaya harcanır; ilişkin C R her zaman daha fazla ÖZGEÇMİŞ. Sıvılar ve katılar için, arasındaki fark C R ve ÖZGEÇMİŞ nispeten küçük.
termal makineler
Isı motorları, ısıyı ısıya çeviren cihazlardır. faydalı iş. Bu tür makinelere örnek olarak kompresörler, türbinler, buhar, benzin ve jet motorları verilebilir. En ünlü ısı motorlarından biri, modern termik santrallerde kullanılan buhar türbinidir. Böyle bir elektrik santralinin basitleştirilmiş bir diyagramı Şekil 1'de gösterilmektedir.
Pirinç. 1. Fosil yakıtlarla çalışan bir buhar türbini santralinin basitleştirilmiş diyagramı.
Çalışma sıvısı - su - fosil yakıtların (kömür, petrol veya doğal gaz) yakılmasıyla ısıtılan bir buhar kazanında aşırı ısıtılmış buhara dönüştürülür. Buhar yüksek basınç elektrik üreten bir jeneratörü çalıştıran bir buhar türbininin şaftını döndürür. Egzoz buharı, ısının bir kısmını emen akan su ile soğutulduğunda yoğunlaşır. Daha sonra su, ısının bir kısmının atmosfere bırakıldığı soğutma kulesine (soğutma kulesi) beslenir. Kondensat buhar kazanına geri pompalanır ve tüm döngü tekrarlanır.
Bir ısı motorunun başka bir örneği, şeması Şekil 2'de gösterilen bir ev tipi buzdolabıdır. 2.
Buzdolaplarında ve ev tipi klimalarda, bunu sağlamak için dışarıdan enerji sağlanır. Kompresör, buzdolabının çalışma maddesinin sıcaklığını ve basıncını arttırır - freon, amonyak veya karbondioksit. Kızgın gaz, soğuduğu ve yoğuştuğu kondansatöre beslenir ve ısı verir. çevre. Kondenser memelerinden çıkan sıvı, kısma valfinden evaporatöre geçer ve bir kısmı buharlaşır, buna sıcaklıkta keskin bir düşüş eşlik eder. Evaporatör, nozullardaki çalışma sıvısını ısıtan buzdolabı bölmesinden ısı alır; bu sıvı kompresör tarafından kondensere verilir ve döngü tekrarlanır.
Vücudun iç enerjisi, dış kuvvetlerin çalışması nedeniyle değişebilir. Isı transferi sırasında iç enerjideki değişimi karakterize etmek için, ısı miktarı adı verilen ve Q ile gösterilen bir miktar tanıtılır.
Uluslararası sistemde, iş ve enerjinin yanı sıra ısı miktarının birimi joule'dür: = = = 1 J.
Uygulamada, bazen ısı miktarının sistem dışı bir birimi kullanılır - bir kalori. 1 kal. = 4,2 J
"Isı miktarı" teriminin talihsiz olduğuna dikkat edilmelidir. Vücutların ağırlıksız, zor sıvı - kalori içerdiğine inanılan bir zamanda tanıtıldı. İddiaya göre ısı transferi süreci, bir vücuttan diğerine dökülen kalorinin belirli bir miktarda ısı taşıması gerçeğinden oluşur. Şimdi, maddenin yapısının moleküler-kinetik teorisinin temellerini bilerek, bedenlerde kalori olmadığını anlıyoruz, bir vücudun iç enerjisini değiştirme mekanizması farklı. Bununla birlikte, geleneğin gücü büyüktür ve ısının doğası hakkında yanlış fikirlere dayanarak tanıtılan terimi kullanmaya devam ediyoruz. Aynı zamanda, ısı transferinin doğasını anlamak, bu konudaki yanlış anlamaları tamamen göz ardı etmemelidir. Aksine, ısı akışı ile varsayımsal bir kalori sıvısının akışı, ısı miktarı ve kalori miktarı arasında bir benzetme yaparak, bazı problem sınıflarını çözerken, devam eden süreçleri görselleştirmek mümkündür. sorunları doğru çöz. Sonunda, bir ısı taşıyıcı olarak kalori hakkında yanlış fikirlere dayanarak, bir seferde ısı transferi süreçlerini tanımlayan doğru denklemler elde edildi.
Isı transferi sonucunda meydana gelebilecek süreçleri daha ayrıntılı olarak ele alalım.
Bir test tüpüne biraz su dökün ve bir mantarla kapatın. Test tüpünü bir tripoda sabitlenmiş bir çubuğa asın ve altına açık alev getirin. Alevden deney tüpü belli bir miktar ısı alır ve içindeki sıvının sıcaklığı yükselir. Sıcaklık arttıkça sıvının iç enerjisi artar. Buharlaşmasının yoğun bir süreci var. Genişleyen sıvı buharlar, tıpayı tüpten dışarı itmek için mekanik iş yapar.
Bir arabaya monte edilmiş bir parça pirinç borudan yapılmış bir top modeli ile başka bir deney yapalım. Bir tarafta tüp, içinden bir pimin geçirildiği bir ebonit tapa ile sıkıca kapatılmıştır. Kablolar, aydınlatma ağından enerji verilebilen terminallerde biten saplama ve boruya lehimlenmiştir. Silah modeli bu nedenle bir tür elektrikli kazandır.
 |
Top namlusuna biraz su dökün ve boruyu lastik bir tıpa ile kapatın. Tabancayı bir güç kaynağına bağlayın. Elektrik, suyun içinden geçerek ısıtır. Su kaynar, bu da yoğun buharlaşmasına neden olur. Su buharının basıncı artar ve son olarak mantarı silah namlusundan dışarı itme işini yaparlar.
Silah, geri tepme nedeniyle, mantar fırlatma yönünün tersine geri döner.
Her iki deneyim de aşağıdaki koşullarla birleştirilir. Sıvıyı çeşitli şekillerde ısıtma sürecinde sıvının sıcaklığı ve buna bağlı olarak iç enerjisi arttı. Sıvının yoğun bir şekilde kaynaması ve buharlaşması için ısıtmaya devam edilmesi gerekiyordu.
İç enerjileri nedeniyle sıvının buharları mekanik iş yaptı.
 |
Vücudu ısıtmak için gerekli olan ısı miktarının kütlesine, sıcaklık değişimlerine ve maddenin türüne bağımlılığını araştırıyoruz. Bu bağımlılıkları incelemek için su ve yağ kullanacağız. (Deneyde sıcaklığı ölçmek için aynalı galvanometreye bağlı bir termokupldan yapılmış bir elektrik termometresi kullanılır. Bir termokupl bağlantısı, sıcaklığının sabit olması için soğuk su ile bir kaba indirilir. Diğer termokupl bağlantısı sıcaklığı ölçer. incelenen sıvının miktarı).
Deneyim üç diziden oluşur. İlk seride, belirli bir sıvının (bizim durumumuzda, su) sabit bir kütlesi için, onu ısıtmak için gereken ısı miktarının sıcaklık değişikliklerine bağımlılığı incelenir. Isıtıcıdan (elektrikli soba) gelen sıvının aldığı ısı miktarı, aralarında doğru orantılı bir ilişki olduğu varsayılarak ısıtma süresi ile değerlendirilecektir. Deney sonucunun bu varsayıma karşılık gelmesi için, elektrikli sobadan ısıtılan gövdeye sabit bir ısı akışı sağlamak gerekir. Bunu yapmak için, elektrikli soba önceden ağa bağlandı, böylece deneyin başlangıcında yüzeyinin sıcaklığı değişmeyi bırakacaktı. Deney sırasında sıvının daha homojen bir şekilde ısıtılması için, onu termokuplun kendisi yardımıyla karıştıracağız. Işık noktası ölçeğin kenarına ulaşana kadar termometrenin okumalarını düzenli aralıklarla kaydedeceğiz.
Şu sonuca varalım: Bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarı ile sıcaklığındaki değişiklik arasında doğru orantılı bir ilişki vardır.
İkinci deney dizisinde, sıcaklıkları aynı miktarda değiştiğinde farklı kütlelere sahip aynı sıvıları ısıtmak için gereken ısı miktarını karşılaştıracağız.
Elde edilen değerleri karşılaştırma kolaylığı için, ikinci deney için su kütlesi, birinci deneydekinden iki kat daha az alınacaktır.
Yine termometre okumalarını düzenli aralıklarla kaydedeceğiz.
Birinci ve ikinci deneylerin sonuçlarını karşılaştırarak, aşağıdaki sonuçları çıkarabiliriz.
Üçüncü deney serisinde, sıcaklıkları aynı miktarda değiştiğinde farklı sıvıların eşit kütlelerini ısıtmak için gereken ısı miktarlarını karşılaştıracağız.
İlk deneyde kütlesi suyun kütlesine eşit olan bir elektrikli ocakta yağı ısıtacağız. Termometre okumalarını düzenli aralıklarla kaydedeceğiz.
Deneyin sonucu, vücudu ısıtmak için gereken ısı miktarının, sıcaklığındaki değişiklikle doğru orantılı olduğu sonucunu doğrular ve ayrıca, bu ısı miktarının maddenin türüne bağımlılığını gösterir.
Deneyde, yoğunluğu suyun yoğunluğundan daha az olan yağ kullanıldığından ve yağı belirli bir sıcaklığa ısıtmak için suyu ısıtmaktan daha az miktarda ısı gerektiğinden, ısı miktarının, cismi ısıtmak için gerekli olan yoğunluğuna bağlıdır.
Bu varsayımı test etmek için, sabit güçte bir ısıtıcı üzerinde aynı kütledeki su, parafin ve bakırı aynı anda ısıtacağız.
Aynı süreden sonra bakırın sıcaklığı yaklaşık 10 kat, parafin ise su sıcaklığından yaklaşık 2 kat daha fazladır.
Ancak bakır, sudan daha büyük ve parafin daha az yoğunluğa sahiptir.
Deneyimler, ısı alışverişinde yer alan cisimlerin yapıldığı maddelerin sıcaklığındaki değişim oranını karakterize eden miktarın yoğunluk olmadığını göstermektedir. Bu miktara maddenin özgül ısı kapasitesi denir ve c harfi ile gösterilir.
 |
Spesifik ısı kapasitelerini karşılaştırmak için çeşitli maddelerözel bir cihazdır. Cihaz, ince bir parafin plakasının ve içinden çubukların geçtiği bir çubuğun takıldığı raflardan oluşur. Çubukların uçlarında alüminyum, çelik ve pirinç silindirler güçlendirilmiştir. eşit kütle.
Silindirleri, sıcak bir elektrikli ocak üzerinde duran bir su kabına daldırarak aynı sıcaklığa ısıtıyoruz. Sıcak silindirleri raflara sabitleyelim ve bağlantı elemanlarından serbest bırakalım. Silindirler aynı anda parafin plakasına dokunur ve parafini eriterek içine batmaya başlar. Aynı kütleye sahip silindirlerin, sıcaklıkları aynı miktarda değiştiğinde bir parafin plakasına daldırma derinliği farklı olur.
Deneyimler, alüminyum, çelik ve pirincin özgül ısı kapasitelerinin farklı olduğunu göstermektedir.
Erime ile ilgili deneyleri yaptıktan sonra katılar, sıvıların buharlaşması, yakıtın yanması, aşağıdaki nicel bağımlılıkları elde ederiz.
Belirli miktarların birimlerini elde etmek için, karşılık gelen formüllerden ve ısı - 1 J, kütle - 1 kg ve özgül ısı için - birimlerinden ifade edilmeli ve sonuçta ortaya çıkan ifadelere 1 K ikame edilmelidir.
Birimleri alıyoruz: özgül ısı kapasitesi - 1 J / kg K, diğer özgül ısılar: 1 J / kg.
Öğrenim hedefi: Isı miktarı ve özgül ısı kapasitesi kavramlarını tanıtmak.
Gelişim hedefi: Farkındalığı geliştirmek; düşünmeyi öğren, sonuç çıkar.
1. Konu güncellemesi
2. Yeni malzemenin açıklaması. 50 dk.
Bir cismin iç enerjisinin hem iş yaparak hem de ısı aktararak (iş yapmadan) değişebileceğini zaten biliyorsunuz.
Bir cismin ısı transferi sırasında aldığı veya kaybettiği enerjiye ısı miktarı denir. (defter girişi)
Bu, ısı miktarının ölçü birimlerinin de Joule olduğu anlamına gelir ( J).
Bir deney yapıyoruz: bir 300 g suda iki bardak, diğerinde 150 g ve 150 g ağırlığında bir demir silindir Her iki bardak da aynı karo üzerine yerleştirilir. Bir süre sonra termometreler, vücudun bulunduğu kaptaki suyun daha hızlı ısındığını gösterecektir.
Bu, 150 g demiri ısıtmak için 150 g suyu ısıtmaktan daha az ısı gerektiği anlamına gelir.
Vücuda aktarılan ısı miktarı, cismin yapıldığı maddenin türüne bağlıdır. (defter girişi)
Biz şu soruyu soruyoruz: Eşit kütleye sahip aynı sıcaklıktaki cisimleri ısıtmak için gerekli olan aynı miktarda ısı mı? farklı maddeler?
Spesifik ısı kapasitesini belirlemek için Tyndall cihazı ile bir deney yapıyoruz.
Şu sonuca varıyoruz: Aynı kütleye sahip farklı maddelerden oluşan cisimler, soğutulduklarında açığa çıkarlar ve aynı derecede ısıtıldıklarında talep ederler. farklı miktar sıcaklık.
Sonuçlar çıkarıyoruz:
1. Farklı maddelerden oluşan eşit kütleli cisimleri aynı sıcaklığa ısıtmak için farklı miktarda ısı gerekir.
2. Farklı maddelerden oluşan ve aynı sıcaklığa ısıtılan eşit kütleli cisimler. Aynı derecede soğutulduklarında, farklı miktarda ısı verirler.
şu sonuca varıyoruz farklı maddelerin birim kütlesini bir derece yükseltmek için gereken ısı miktarı farklı olacaktır.
Özgül ısı kapasitesinin tanımını veriyoruz.
1 kg kütleli bir cismin sıcaklığının 1 derece değişmesi için aktarılması gereken ısı miktarına sayısal olarak eşit olan fiziksel miktara maddenin öz ısısı denir.
Özgül ısı kapasitesinin ölçü birimini tanıtıyoruz: 1J / kg * derece.
Terimin fiziksel anlamı : özgül ısı kapasitesi, 1 g (kg.) bir maddenin 1 derece ısıtıldığında veya soğutulduğunda iç enerjisinin ne kadar değiştiğini gösterir.
Bazı maddelerin özgül ısı kapasiteleri tablosunu düşünün.
Problemi analitik olarak çözüyoruz
Bir bardak suyu (200 g) 20 0'dan 70 0 C'ye ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
1 g başına 1 g ısıtma için Gerekli - 4,2 J.
Ve 1 g başına 200 g ısıtmak için 200 daha fazla - 200 * 4.2 J alacaktır.
Ve 200 g'ı (70 0 -20 0) ısıtmak için başka bir (70-20) daha alacak - 200 * (70-20) * 4,2 J
Verileri değiştirerek Q = 200 * 50 * 4.2 J = 42000 J elde ederiz.
Ortaya çıkan formülü karşılık gelen miktarlar cinsinden yazıyoruz
4. Vücudun ısıtıldığında aldığı ısı miktarını ne belirler?
Bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarının cismin kütlesi ve sıcaklığındaki değişimle orantılı olduğunu lütfen unutmayın.,
Aynı kütlede iki silindir vardır: demir ve pirinç. Onları aynı derecede ısıtmak için aynı miktarda ısı gerekli midir? Neden? Niye?
250 g suyu 20 o C'den 60 0 C'ye ısıtmak için ne kadar ısı gerekir?
Kalori ve joule arasındaki ilişki nedir?
Kalori, 1 gram suyun sıcaklığını 1 derece artırmak için gereken ısı miktarıdır.
1 kal = 4,19=4,2 J
1kcal=1000cal
1kcal=4190J=4200J
3. Problem çözme. 28 dk.
1 kg kütleli kaynar suda ısıtılan kurşun, kalay ve çelik silindirler buza konursa soğurlar ve altlarındaki buzun bir kısmı erir. Silindirlerin iç enerjisi nasıl değişecek? Hangi silindirlerin altında eriyecek daha fazla buz, hangisinin altında - daha az?
5 kg kütleli ısıtılmış taş. Suda 1 derece soğuyarak kendisine 2,1 kJ enerji aktarır. Taşın özgül ısı kapasitesi nedir?
Bir keski sertleştirilirken, önce 650 0'a ısıtıldı, ardından yağa indirildi ve burada 50 0 C'ye soğutuldu. Kütlesi 500 g ise ne kadar ısı açığa çıktı.
20 0'dan 1220 0 C'ye ısıtmak için ne kadar ısı harcandı. 35 kg ağırlığındaki bir kompresörün krank mili için çelik kütük.
Bağımsız iş
Ne tür bir ısı transferi?
Öğrenciler tabloyu tamamlar.
- Odadaki hava duvarlardan ısıtılır.
- Vasıtasıyla açık pencere, sıcak hava içerir.
- Güneş ışınlarını ileten camdan.
- Dünya güneş ışınları tarafından ısıtılır.
- Sıvı ocakta ısıtılır.
- Çelik kaşık çay tarafından ısıtılır.
- Hava bir mumla ısıtılır.
- Gaz, makinenin ısı üreten parçalarının etrafında hareket eder.
- Bir makineli tüfek namlusunun ısıtılması.
- Kaynar süt.
5. Ev ödevi: Peryshkin A.V. “Fizik 8” §§7, 8; görevlerin toplanması 7-8 Lukashik V.I. 778-780, 792.793 2 dak.
Isı miktarı kavramı üzerinde kuruldu erken aşamalar hakkında net fikirlerin olmadığı modern fiziğin gelişimi iç yapı madde, enerjinin ne olduğu, doğada hangi enerji biçimlerinin var olduğu ve maddenin bir hareket ve dönüşüm biçimi olarak enerji hakkında.
ısı miktarı fiziksel miktarısı değişimi sürecinde malzeme gövdesine aktarılan enerjiye eşdeğerdir.
Isı miktarının eski birimi kaloridir, 4,2 J'ye eşittir, bugün bu birim pratikte kullanılmamaktadır ve joule yerini almıştır.
Başlangıçta, termal enerjinin taşıyıcısının, sıvı özelliklerine sahip tamamen ağırlıksız bir ortam olduğu varsayılmıştır. Isı transferinin sayısız fiziksel problemi bu önermeye dayanarak çözülmüş ve çözülmeye devam etmektedir. Varsayımsal bir kalorinin varlığı, esasen doğru olan birçok yapının temeli olarak alındı. Kalorinin ısıtma ve soğutma, erime ve kristalleşme fenomenlerinde salındığına ve emildiğine inanılıyordu. Isı transferi süreçleri için doğru denklemler, yanlış fiziksel kavramlardan elde edilmiştir. Isı miktarının, ısı alışverişinde yer alan vücut kütlesi ve sıcaklık gradyanı ile doğru orantılı olduğu bilinen bir yasa vardır:
Q'nun ısı miktarı olduğu yerde, m cismin kütlesidir ve katsayı İle birlikte- özgül ısı kapasitesi adı verilen bir miktar. Özgül ısı kapasitesi, sürece dahil olan maddenin bir özelliğidir.
Termodinamikte çalışmak
Termal işlemlerin bir sonucu olarak, tamamen mekanik iş. Örneğin, bir gaz ısıtıldığında hacmini arttırır. Aşağıdaki şekildeki gibi bir durumu ele alalım:
Bu durumda mekanik iş, basınç altında pistonun kat ettiği yol ile piston üzerindeki gaz basınç kuvvetinin çarpımına eşit olacaktır. Tabii ki, bu en basit durum. Ancak içinde bile bir zorluk fark edilebilir: basınç kuvveti gazın hacmine bağlı olacaktır, bu da sabitlerle değil değişkenlerle uğraştığımız anlamına gelir. Üç değişkenin tümü (basınç, sıcaklık ve hacim) birbiriyle ilişkili olduğundan, işin hesaplanması çok daha karmaşık hale gelir. Bazı ideal, sonsuz yavaş süreçler vardır: izobarik, izotermal, adyabatik ve izokorik - bunlar için bu tür hesaplamalar nispeten basit bir şekilde yapılabilir. Basınca karşı hacim grafiği çizilir ve iş, formun bir integrali olarak hesaplanır.