Unutrašnja energija tijela može se mijenjati radom spoljne sile. Za karakterizaciju promjene unutrašnja energija tokom razmene toplote uvodi se količina koja se naziva količina toplote i označava sa Q.

AT međunarodni sistem jedinica za količinu toplote, kao i za rad i energiju, je džul: = = = 1 J.

U praksi se ponekad koristi vansistemska jedinica količine toplote - kalorija. 1 cal. = 4,2 J.

Treba napomenuti da je termin "količina toplote" nesretan. Uvedena je u vrijeme kada se vjerovalo da tijela sadrže neku bestežinsku, neuhvatljivu tekućinu - kaloričnu. Proces prijenosa topline navodno se sastoji u tome da kalorija, prelivajući se iz jednog tijela u drugo, nosi sa sobom određenu količinu topline. Sada, poznavajući osnove molekularno-kinetičke teorije strukture materije, razumijemo da u tijelima nema kalorija, mehanizam promjene unutrašnje energije tijela je drugačiji. Međutim, snaga tradicije je velika i mi i dalje koristimo pojam, uveden na osnovu pogrešnih predstava o prirodi topline. Istovremeno, razumijevajući prirodu prijenosa topline, ne treba potpuno zanemariti zablude o tome. Naprotiv, povlačenjem analogije između toka toplote i toka hipotetičkog fluida kalorija, količine toplote i količine kalorija, moguće je, prilikom rešavanja nekih klasa problema, vizualizovati tekuće procese i ispravno rješavati probleme. Na kraju su svojevremeno dobijene ispravne jednačine koje opisuju procese prenosa toplote na osnovu pogrešnih predstava o kalorijama kao nosiocu toplote.

Razmotrimo detaljnije procese koji mogu nastati kao rezultat prijenosa topline.

Sipajte malo vode u epruvetu i zatvorite je čepom. Okačite epruvetu na štap učvršćen u tronožac i ispod nje stavite otvoreni plamen. Od plamena epruveta prima određenu količinu toplote i temperatura tečnosti u njoj raste. Kako temperatura raste, unutrašnja energija tečnosti se povećava. Postoji intenzivan proces njegovog isparavanja. Ekspandiranje tečnih para mehanički rad guranjem čepa iz cijevi.

Provedimo još jedan eksperiment s modelom topa napravljenim od komada mjedene cijevi, koji je montiran na kolica. S jedne strane cijev je čvrsto zatvorena ebonitnim čepom kroz koji je provučena igla. Žice su zalemljene na klin i cijev, završavajući terminalima koji se mogu napajati iz rasvjetne mreže. Model pištolja je stoga vrsta električnog bojlera.

Sipajte malo vode u cijev topa i zatvorite cijev gumenim čepom. Povežite pištolj na izvor napajanja. Struja, prolazeći kroz vodu, zagrijava je. Voda ključa, što dovodi do njenog intenzivnog isparavanja. Pritisak vodene pare se povećava i, konačno, oni obavljaju posao guranja čepa iz cijevi pištolja.

Pištolj se zbog trzaja otkotrlja u smjeru suprotnom od lansiranja plute.

Oba iskustva spajaju sljedeće okolnosti. U procesu zagrijavanja tekućine na različite načine povećavala se temperatura tekućine i, shodno tome, njena unutrašnja energija. Da bi tečnost proključala i intenzivno isparavala, bilo je potrebno nastaviti sa zagrijavanjem.

Pare tečnosti su zbog svoje unutrašnje energije vršile mehanički rad.

Istražujemo ovisnost količine topline potrebne za zagrijavanje tijela o njegovoj masi, promjenama temperature i vrsti tvari. Za proučavanje ovih zavisnosti koristićemo vodu i ulje. (Za mjerenje temperature u eksperimentu koristi se električni termometar, napravljen od termopara spojenog na zrcalni galvanometar. Jedan spoj termoelementa se spušta u posudu sa hladnom vodom kako bi se osigurala konstantna temperatura. Drugi spoj termoelementa mjeri temperaturu tečnosti koja se proučava).

Iskustvo se sastoji od tri serije. U prvoj seriji, za konstantnu masu određene tekućine (u našem slučaju vode), proučava se ovisnost količine topline potrebne za njeno zagrijavanje o promjenama temperature. Količina topline koju prima tekućina iz grijača (električne peći) će se suditi po vremenu zagrijavanja, pod pretpostavkom da između njih postoji direktno proporcionalna veza. Da bi rezultat eksperimenta odgovarao ovoj pretpostavci, potrebno je osigurati stalan protok topline od električne peći do zagrijanog tijela. Da bi se to postiglo, električni štednjak je unaprijed priključen na mrežu, tako da bi do početka eksperimenta temperatura njegove površine prestala da se mijenja. Za ravnomjernije zagrijavanje tekućine tokom eksperimenta, promiješati ćemo je uz pomoć samog termoelementa. Očitavanja termometra bilježit ćemo u pravilnim intervalima sve dok svjetlosna tačka ne dođe do ruba skale.

Zaključimo: postoji direktna proporcionalna veza između količine topline potrebne za zagrijavanje tijela i promjene njegove temperature.

U drugoj seriji eksperimenata uporedićemo količinu toplote koja je potrebna za zagrevanje istih tečnosti različite mase kada se njihova temperatura promeni za istu količinu.

Radi lakšeg poređenja dobijenih vrijednosti, masa vode za drugi eksperiment će se uzeti dva puta manja nego u prvom eksperimentu.

Opet ćemo bilježiti očitanja termometra u pravilnim intervalima.

Upoređujući rezultate prvog i drugog eksperimenta, možemo izvući sljedeće zaključke.

U trećoj seriji eksperimenata uporedit ćemo količine topline potrebne za zagrijavanje jednakih masa različitih tekućina kada se njihova temperatura promijeni za istu količinu.

Ulje ćemo zagrijati na električnoj peći čija je masa jednaka masi vode u prvom eksperimentu. Očitavanja termometra bilježit ćemo u redovnim intervalima.

Rezultat eksperimenta potvrđuje zaključak da je količina topline potrebna za zagrijavanje tijela direktno proporcionalna promjeni njegove temperature i, osim toga, ukazuje na ovisnost ove količine topline o vrsti tvari.

Budući da je u eksperimentu korišteno ulje čija je gustina manja od gustine vode, a za zagrijavanje ulja na određenu temperaturu bila je potrebna manja količina topline nego za zagrijavanje vode, može se pretpostaviti da je količina topline potrebna za zagrevanje tela zavisi od njegove gustine.

Da bismo testirali ovu pretpostavku, istovremeno ćemo grijati na grijaču konstantna snaga jednake mase vode, parafina i bakra.

Nakon istog vremena, temperatura bakra je oko 10 puta, a parafina je oko 2 puta viša od temperature vode.

Ali bakar ima veću, a parafin manju gustoću od vode.

Iskustvo pokazuje da veličina koja karakteriše brzinu promene temperature supstanci od kojih su napravljena tela koja učestvuju u razmeni toplote nije gustina. Ova količina naziva se specifičnim toplinskim kapacitetom tvari i označava se slovom c.

Za poređenje specifičnih toplotnih kapaciteta razne supstance je poseban uređaj. Uređaj se sastoji od nosača u koje je pričvršćena tanka parafinska ploča i šipka sa šipkama koje su provučene kroz nju. Na krajevima šipki pričvršćeni su aluminijski, čelični i mesingani cilindri jednake mase.

Boce zagrijavamo na istu temperaturu tako što ih potapamo u posudu s vodom koja stoji na vrućoj električnoj peći. Popravimo vruće cilindre na stalke i oslobodimo ih od zatvarača. Cilindri istovremeno dodiruju parafinsku ploču i, otapajući parafin, počinju tonuti u nju. Dubina uranjanja cilindara iste mase u parafinsku ploču, kada im se temperatura promijeni za istu količinu, pokazuje se različitom.

Iskustvo pokazuje da su specifični toplinski kapaciteti aluminija, čelika i mesinga različiti.

Nakon što su uradili odgovarajuće eksperimente sa topljenjem čvrste materije, isparavanje tečnosti, sagorevanje goriva, dobijamo sledeće kvantitativne zavisnosti.

Da biste dobili jedinice specifičnih količina, one se moraju izraziti iz odgovarajućih formula i zamijeniti jedinice topline - 1 J, mase - 1 kg, a za specifičnu toplinu - i 1 K u rezultirajuće izraze.

Dobijamo jedinice: specifični toplotni kapacitet - 1 J/kg·K, ostale specifične toplote: 1 J/kg.

a ova oslobođena toplina jednaka 10 MJ? 3. Koliko je toplote potrebno da se 250g etra pretvori u paru na temperaturi od 35C? 4. Koliko je energije potrebno za zagrijavanje i topljenje olova mase 0,4 kg sa početnom temperaturom od 17C? 5. Za zimu su pripremljena suva borova ogrjevna drva zapremine 2m i ugalj od 1,5t.Koliko se topline oslobađa u peći pri potpunim sagorijevanjem ovog goriva? 6. Izračunajte količinu topline koja je potrebna da se 200 g alkohola pretvori u paru. na temperaturi od 28C? 7. Kolika će biti konačna temperatura ako se led mase 500g na temperaturi od 0C potopi u vodu zapremine 4 litra na temperaturi od 30C? 8. Koliko borovog drveta treba utrošiti da se 1500 kg snijega uzetog na temperaturi -10C pretvori u vodu temperature 5C? Toplotni gubici se mogu zanemariti

2. Pri naponu od 450 V, struja u motoru je 90 A. Odredite trenutnu snagu u namotu motora i njegov otpor.

3. Kolika je potrošnja energije za 40 s u automobilskoj sijalici, projektovanoj za napon od 12 V pri struji od 3 A?

NivoII

4. Koliko dugo će električna pegla oslobađati toplotu od 800 J ako je struja u spirali 3 A, a napon u mreži 220 V?

5. Odredite snagu koju troši druga lampa (Sl. 126), ako je očitavanje voltmetra 6 V.

6. Odredite snagu kuhala za vodu ako se 1 kg vode u njemu zagrije od 20 do 80 °C za 5 minuta. Zanemarite gubitke energije.

Test Br. 4. Rad i strujna snaga.

Opcija 3

NivoI

1. Koliki će rad izvršiti struja u elektromotoru za 90 s ako je pri naponu od 220 V struja u namotu motora 0,2 A?

2. Odrediti snagu struje u sijalici, ako je pri naponu od 5 V struja u njoj 100 mA.

3. Koliko će se topline osloboditi reostat sa otporom od 50 oma za 2 minute pri jakosti struje u kolu od 2 A?

NivoII

4. Koliko stepeni za 5 minuta može zagrijati 1,5 kg vode na električnoj peći ako je pri naponu od 220 V struja u njoj 5 A? Zanemarite gubitke energije.

5. Odrediti snagu koju troši prva lampa (Sl. 127), ako je očitavanje ampermetra 2 A.

6. Koliko vremena je potrebno da se 500 g vode u čaši zagrije od 20 °C do točke ključanja pomoću električnog bojlera od 500 W?

molim vas napišite

2) koja količina toplote je potrebna da se pretvori tečnost od 1 kg aluminijuma i 1 kg bakra sa temperaturom plivanja?

kamin od cigle težine 2 tone od 50 do 20ºS. 3. Izračunajte količinu toplote koja je potrebna da se gvozdeni tiganj od 500 g zagreje sa 2,5 kg suncokretovog ulja od 20 do 150ºS. 4. Na koju temperaturu se može zagrijati 3 kg olova ako mu se prenese količina topline jednaka 50 kJ i početna temperatura jednaka je 10ºS. 5. Koliki je toplotni kapacitet metala ako je 690 kJ toplotne energije utrošeno da se 3 kg ovog metala zagreje od 50 do 300ºS. Pogodite ime ovog metala. Riješite sve probleme

Ispit iz fizike za 8 razred

4. Količina toplote

Energija koju tijelo dobije ili izgubi tokom prijenosa topline naziva se količinu toplote. Količina toplote zavisi

Iz mase tijela (što je veća masa tijela, to se mora potrošiti više topline da bi se tijelo zagrijalo za isti broj stepeni);

Od razlike u tjelesnoj temperaturi i zavisi od;

Od koje se supstance sastoji telo, odnosno od vrste supstance.

Količina toplote je označena slovom Q i mjeri se u džulima.

Specifična toplota

Količina toplote koja se mora preneti telu mase 1 kg da bi se zagrejalo za 1 stepen C naziva se specifični toplotni kapacitet supstance. Specifični toplinski kapacitet označen je slovom c i mjeri se u J / kg * 0 C

Treba imati na umu da je specifični toplinski kapacitet tvari u različitim agregacijskim stanjima različit. Specifični toplinski kapacitet vode je najveći - 4200 J / kg * 0.

Specifična toplotna vrijednost goriva

Kada se gorivo sagori, atomi se kombinuju i formiraju molekule, a energija se oslobađa.

Fizička veličina koja pokazuje koliko se toplote oslobađa pri potpunom sagorevanju goriva težine 1 kg naziva se specifična toplota sagorevanje goriva. Specifična toplota sagorevanja se označava slovom q. Jedinica specifične toplote sagorevanja je 1 J/kg. Specifična toplina sagorijevanja određuje se eksperimentalno pomoću prilično složenih instrumenata.

Topljenje i očvršćavanje kristalnih tijela

Prelazak materije iz čvrstog stanje agregacije u tečnost se zove topljenje.

Da biste rastopili tijelo, prvo ga morate dovesti do određene temperature.

Temperatura na kojoj se supstanca počinje topiti naziva se tačka topljenja supstance.

Tačka topljenja tvari je različita, na primjer, led se može otopiti unošenjem u prostoriju, a željezo se topi u posebnim pećima, gdje se postiže visoka temperatura.

Prijelaz tvari iz tekućeg u čvrsto stanje naziva se kristalizacija.

Da bi se tijelo kristaliziralo, mora se ohladiti na određenu temperaturu.

Temperatura na kojoj se supstanca kristališe naziva se temperatura kristalizacije.

Eksperimenti pokazuju da tvari kristaliziraju na istoj temperaturi na kojoj se tope. Da bi tijelo potpuno prešlo iz čvrsto stanje u tečnost, potrebno je stalno snabdevanje energijom.

Specifična toplota fuzije i kristalizacije

Kada se telo zagreje prosječna brzina kretanje molekula se povećava, dakle, povećava i njihovo kinetička energija i temperaturu. Kao rezultat toga, raspon molekularnih vibracija se povećava. Kada se tijelo zagrije do tačke topljenja, poremeti se red u rasporedu čestica u kristalima. Kristali gube oblik, tijelo se topi.

Fizička veličina koja pokazuje koliko toplote se mora prijaviti kristalno telo težine 1 kg, tako da na tački topljenja potpuno pređe iz čvrstog u tečno stanje, naziva se specifična toplota fuzije.

Specifična toplota fuzije je označena sa /\ (lambda). Njegova jedinica je 1 J/kg.

Na tački topljenja, unutrašnja energija supstance u tečno stanje više od unutrašnje energije iste mase materije u čvrstom stanju. Kada se supstanca stvrdne, oslobađa se ista količina supstance koja je potrošena na njeno topljenje.

Specifična toplota fuzije je: Q=/\*m.

Kada se supstanca stvrdne, sve se dešava obrnutim redosledom:

Prosječna kinetička energija i brzina molekula u ohlađenoj rastopljenoj tvari se smanjuju. Raspored čestica postaje uređen - formira se kristal.