Удельная теплота плавления платины. Удельная теплота плавления - спиши у антошки
Не удельной, а общей тепловой емкостью, в общепринятом физическом смысле, называется способность вещества нагреваться. По крайней мере так говорит нам любой учебник по теплофизике - это классическое определение теплоемкости (правильная формулировка). На самом деле это интересная физическая особенность. Мало знакомая нам по бытовой жизни "сторона медали". Оказывается, что при подведении тепла извне (нагреве, разогреве), не все вещества одинаково реагируют на тепло (тепловую энергию) и нагреваются по разному. Способность НАФТАЛИНА получать, принимать, удерживать и накапливать (аккумулировать) тепловую энергию называется теплоемкостью НАФТАЛИНА . А сама теплоемкость , является физической характеристикой, описывающей теплофизические свойства ароматического углеводорода. При этом, в разных прикладных аспектах, в зависимости от конкретного практического случая, для нас важным может оказаться что-то одно. Например: способность вещества принимать тепло или способность накапливать тепловую энергию или "талант" удерживать ее. Однако, не смотря на некоторую разницу, в физическом смысле, нужные нам свойства будут описаны теплоемкостью .
Небольшая, но очень "гадкая загвоздка" имеющая принципиальный характер заключается в том, что способность нагреваться - тепловая емкость , непосредственно связана не только с химическим составом, молекулярной структурой вещества, но и с его количеством (весом, массой, объемом). Из-за такой "неприятной" связи, общая теплоемкость становится слишком неудобной физической характеристикой вещества. Так как, один измеряемый параметр, одновременно описывает "две разные вещи". А именно: действительно характеризует теплофизические свойства НАФТАЛИНА , однако, "попутно" учитывает еще и его количество. Формируя своеобразную интегральную характеристику, в которой автоматически связана "высокая" теплофизика и "банальное" количество вещества (в нашем случае: ароматического углеводорода).
Ну зачем нам нужны такие теплофизические характеристики, у которых явно прослеживается "неадекватная психика"? С точки зрения физики, общая теплоемкость (самым неуклюжим способом), пытается не только описать количество тепловой энергии способной накопиться в органическом соединении, но и "попутно сообщить нам" о количестве НАФТАЛИНА . Получается абсурд, а не внятная, понятная, стабильная, корректная теплофизическая характеристика . Вместо полезной константы, пригодной для практических теплофизических расчетов , нам "подсовывают" плавающий параметр, являющийся суммой (интегралом) количества тепла принятого НАФТАЛИНОМ и его массой или объемом.
Спасибо конечно, за такой "энтузиазм", однако количество НАФТАЛИНА я могу измерить и самостоятельно. Получив результаты в гораздо более удобной, "человеческой" форме. Количество НАФТАЛИНА мне хотелось бы не "извлекать" математическими методами и расчетами по сложной формуле из общей теплоемкости , при различных температурах, а узнать вес (массу) в граммах (гр, г), килограммах (кг), тоннах (тн), кубах (кубических метрах, кубометрах, м3), литрах (л) или миллилитрах (мл). Тем более, что умные люди давно придумали вполне подходящие для этих целей измерительные инструменты. Например: весы или другие приборы.
Особенно "раздражает плавающий характер" параметра: общая теплоемкость НАФТАЛИНА . Его нестабильное, переменчивое "настроение". При изменении "размера порции или дозы", теплоемкость НАФТАЛИНА при различных температурах сразу меняется. Больше количество, физическая величина, абсолютное значение теплоемкости - увеличивается. Меньше количество, значение тепловой емкости уменьшается. "Безобразие" какое-то получается! Другими словами, то что мы "имеем", ни как не может считаться константой, описывающей теплофизические характеристики НАФТАЛИНА при различных температурах . А нам желательно "иметь" понятный, постоянный коэффициент, справочный параметр, характеризующий тепловые свойства органического соединения, без "ссылок" на количество ароматического углеводорода (вес, массу, объем). Что делать?
Здесь нам на помощь приходит очень простой, но "очень научный" метод. Он сводится к не только к приставе "уд. - удельная" , перед физической величиной, но к изящному решению, предполагающему исключение из рассмотрения количества вещества. Естественно, "неудобные, лишние" параметры: массу или объем НАФТАЛИНА исключить совсем невозможно. Хотя бы по той причине, что если не будет количества, то не останется и самого "предмета обсуждения". А вещество должно быть. Поэтому, мы выбираем некоторый условный стандарт массы или объема, который можно считать единицей, пригодной для определения величины нужного нам коэффициента "С". Для веса НАФТАЛИНА , такой единицей массы, удобной в практическом применении, оказался 1 килограмм (кг).
Теперь, мы нагреваем один килограмм НАФТАЛИНА на 1 градус, а количество тепла (тепловой энергии) , нужное нам для того чтобы нагреть органическое соединение на один градус - это и есть наш корректный физический параметр, коэффициент "С" , хорошо, достаточно полно и понятно описывающий одно из теплофизических свойств НАФТАЛИНА при различных температурах . Обратите внимание на то, что теперь мы имеем дело с характеристикой описывающей физическое свойство вещества, но не пытающейся "дополнительно поставить нас в известность" о его количестве. Удобно? Нет слов. Совершенно другое дело. Кстати, теперь мы уже говорим не про общую тепловую емкость . Все изменилось. ЭТО УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ НАФТАЛИНА , которую иногда называют по другому. Как? Просто МАССОВАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ НАФТАЛИНА . Удельная (уд.) и массовая (м.) - в данном случае: синонимы, они и означают здесь нужный нам коэффициент "С" .
Таблица 1. Коэффициент: удельная теплоемкость НАФТАЛИНА (уд.). Массовая тепловая емкость НАФТАЛИНА. Справочные данные.
Удельной теплотой плавления называют количество теплоты, которое требуется для расплавления одного грамма вещества. Удельная теплота плавления измеряется в джоулях на килограмм и рассчитывается, как частное от деления количества теплоты на массу плавящегося вещества.
Удельная теплота плавления для разных веществ
Различные вещества имеют разную удельную теплоту плавления.
Алюминий - металл серебристого цвета. Он легко поддается обработке и широко используется в технике. Его удельная теплота плавления составляет 290 кДж/кг.
Железо - тоже металл, один из самых распространенных на Земле. Железо находит широкое применение в промышленности. Его удельная теплота плавления равняется 277 кДж/кг.
Золото - благородный металл. Оно используется в ювелирном деле, в стоматологии и фармакологии. Удельная теплота плавления золота составляет 66.2 кДж/кг.
Серебро и платина - также благородные металлы. Их используют в изготовлении ювелирных украшений, в технике и медицине. Удельная теплота плавления платины составляет 101 кДж/кг, а серебра - 105 кДж/кг.
Олово представляет собой легкоплавкий металл серого цвета. Оно широко применяется в составе припоев, для изготовления белой жести и в производстве бронзы. Удельная теплота плавления олова составляет 60.7 кДж/кг.
Цинк - металл голубовато-белого цвета, покрывающийся на воздухе тонкой пленкой химически инертных оксидов. Цинк используется в процессах аффинажа, для защиты стали от коррозии, в изготовлении химических источников тока. Удельная теплота плавления цинка - 112 кДж/кг.
Ртуть представляет собой подвижный металл, замерзающий при температуре -39 градусов. Это - единственный из металлов, который в нормальных условиях существует в жидком состоянии. Ртуть применяется в металлургии, медицине, технике, химической промышленности. Ее удельная теплота плавления составляет 12 кДж/кг.
Лёд представляет собой твердую фазу воды. Его удельная теплота плавления равняется 335 кДж/кг.
Нафталин - органическое вещество, сходное по химическим свойствам с бензолом. Он плавится при 80 градусах и самовоспламеняется при 525 градусах. Нафталин широко используется в химической промышленности, фармацевтике, производстве взрывчатых веществ и красителей. Удельная теплота плавления нафталина составляет 151 кДж/кг.
Газы метан и пропан используются в качестве энергоносителей и служат сырьем в химической промышленности. Удельная теплота плавления метана составляет 59 кДж/кг, а пропана - 79.9 кДж/кг.
Удельная теплота плавления металлов
Удельная теплота плавления |
Удельная теплота плавления |
||||
| Алюминий | 393 | 94 | Платина | 113 | 27 |
| Вольфрам | 184 | 44 | Ртуть | 12 | 2,8 |
| Железо | 270 | 64,5 | Свинец | 24,3 | 5,8 |
| Золото | 67 | 16 | Серебро | 87 | 21 |
| Магний | 370 | 89 | Сталь | 84 | 20 |
| Медь | 213 | 51 | Тантал | 174 | 41 |
| Натрий | 113 | 27 | Цинк | 112,2 | 26,8 |
| Олово | 59 | 14 | Чугун | 96-140 | 23-33 |
Удельная теплота плавления некоторых веществ (при нормальном атмосферном давлении)
Вещество |
Удельная теплота плавления |
Вещество |
Удельная теплота плавления |
||
| Азот | 25,7 | 6,2 | Нафталин | 151 | 36 |
| Водород | 59 | 14 | Парафин | 150 | 35 |
| Воск | 176 | 42 | Спирт | 105 | 25 |
| Глицерин | 199 | 47,5 | Стеарин | 201 | 48 |
| Кислород | 13,8 | 3,3 | Хлор | 188 | 45 |
| Лед | 330 | 80 | Эфир | 113 | 27 |
Изменение объемов веществ при их плавлении
В таблице укзан объем жидкости V ж, образующийся при плавлении твердых тел из различных веществ объемом 1000 см 3
Большинство веществ при переходе из твердого состояния в жидкое увеличивает свой объем. Исключение составляют лед, висмут и некоторые другие вещества.
Удельная теплота испарения (парообразования) воды при различной температуре
и нормальном атмосферном давлении
Удельная теплота испарения |
Удельная теплота испарения |
||||
| 0 | 2501 | 597 | 80 | 2308 | 551 |
| 5 | 2489 | 594 | 100 | 2256 | 539 |
| 10 | 2477 | 592 | 160 | 2083 | 497 |
| 15 | 2466 | 589 | 200 | 1941 | 464 |
| 18 | 2458 | 587 | 300 | 1404 | 335 |
| 20 | 2453 | 586 | 370 | 438 | 105 |
| 30 | 2430 | 580 | 374 | 115 | 27 |
| 50 | 2382 | 569 | 374,15* | 0 | 0 |
* При температуре 374,15 o C и давлении 22,13 Па (225,64 ат) вода находится в критическом состоянии. В этом состоянии жидкость и ее насыщенный пар обладают одиноковыми свойствами - разница между водой и ее насыщенным паром исчезает.
Изменение объемов жидкостей при испарении и газов (паров) при конденсации
В таблице указан объем газа (пара), образующегося при испарении 1л жидкости, взятой при температу ре 20 o С и нормальном атмосферном давлении, а также объем жидкости образующейся при конденсации 1 м 3 газа (пара).
Удельная теплота парообразования жидкостей и расплавленных металлов
(при температуре кипения и нормальном атмосферном давлении)Жидкость |
Удельная теплота испарения |
Жидкость |
Удельная теплота испарения |
||
| Азот жидкий | 201 | 48 | Водород жидкий | 450 | 108 |
| Алюминий | 9200 | 2200 | Воздух | 197 | 47 |
| Бензин | 230-310 | 55-75 | Гелий жидкий | 23 | 5,5 |
| Висмут | 840 | 200 | Железо | 6300 | 1500 |
| Вода (при t=0 o C) | 2500 | 597 | Керосин | 209-230 | 50-55 |
| Вода (при t=20 o C) | 2450 | 586 | Кислород жидкий | 214 | 51 |
| Вода (при t=100 o C) | 2260 | 539 | Магний | 5440 | 1300 |
| Вода (при t=370 o C) | 440 | 105 | Медь | 4800 | 1290 |
| Вода (при t=374,15 o C) | 0 | 0 | Олово | 3010 | 720 |
| Ртуть | 293 | 70 | |||
| Свинец | 860 | 210 | |||
| Спирт этиловый | 906 | 216 | |||
| Эфир этиловый | 356 | 85 | |||
Удельная теплота испарения (парообразования) некоторых твердых веществ
Примечание. Непосредственный переход вещества из твердого состояния в газообразное, минуя превращение в жидкое состояние, называется сублимацией .
Критические параметры некоторых веществ
Тепловые явления
ВАРИАНТ № 1
Уровень А
1. Теплообмен путем конвекции может осуществляться
в газах, жидкостях и твердых телах
в газах и жидкостях
только в газах
только в жидкостях
1) 47 кДж 2) 68,4 кДж 3) 760 кДж 4) 5700 кДж
3. Если при атмосферном давлении 100 кПа конденсируется 200 г паров некоторого вещества при 100 °С, то в окружающую среду передается количество теплоты, равное 460 кДж. Удельная теплота парообразования этого вещества приблизительно равна
1) 2,1 10 8 Дж/кг 2) 2,1 10 7 Дж/кг 3) 2,3 10 6 Дж/кг 4) 2,3 10 4 Дж/кг
4
. На рисунке представлен график зависимости температуры нафталина от времени при нагревании и охлаждении. В начальный момент нафталин находился в твердом состоянии. Какой участок графика соответствует процессу отвердевания нафталина?
5
. С помощью психрометрической таблицы определите разницу в показаниях сухого и влажного термометра, если температура в помещении 20°С, а относительная влажность воздуха 44%.
1) 7 °С 2) 20 °С 3) 27 °С 4) 13 °С
6. Тепловая машина за цикл получает от нагревателя 50 Дж и совершает полезную работу, равную 100 Дж. Чему равен КПД тепловой машины?
200% 3) 50%
67% 4) Такая машина невозможна
Уровень В
К
в таблицу
Уровень С
8. В калориметр с водой бросают кусочки тающего льда. В некоторый момент кусочки льда перестают таять. Первоначальная масса воды в сосуде 330 г, а в конце процесса масса воды увеличивается на 84 г. Какой была начальная температура воды в калориметре? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг °С), удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.
Тепловые явления
^ ВАРИАНТ № 2
Уровень А
1. На Земле в огромных масштабах осуществляется круговорот воздушных масс. Движение воздушных масс связано преимущественно с
1) nеплопроводностью и излучением 3) излучением
2) теплопроводностью 4) конвекцией
2. Перед горячей штамповкой латунную болванку массой 2 кг нагрели от 150°С до 750°С. Какое количество теплоты получила болванка? Удельная теплоемкость латуни 380 .
32 Дж 2) 456 кДж 3) 1050 кДж 4) 760 кДж
108 Дж 2) 108000 Дж 3) 6,75 кДж 4) 6750 Дж
1–2–3
5
. Влажный термометр психрометра показывает температуру 16°С, а сухой 20°С. Определите, пользуясь психрометрической таблицей, относительную влажность воздуха.
100% 3) 66%
62% 4) 74%
Уровень В
7. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются.
К
каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу
выбранные цифры под соответствующими буквами.
Уровень С
8. Воду массой 500 г при температуре 95°С налили в теплоизолированный сосуд, где находился твердый нафталин при температуре 80°С. После установления теплового равновесия температура воды оказалась равна 80°С, при этом весь нафталин перешел в жидкое состояние. Пренебрегая потерями тепла, оцените, сколько грамм нафталина находилось в сосуде. Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг °С), удельная теплота плавления нафталина 150 кДж/кг, температура плавления нафталина 80°С.
Тепловые явления
^ ВАРИАНТ № 3
Уровень А
1. Благодаря какому виду теплопередачи (преимущественно) в летний день нагревается вода в водоемах?
Конвекция 3) Излучение
Теплопроводность 4) Конвекция и излучение
0,38 Дж/кг °С) 3) 380 Дж/кг °С)
760 Дж/кг °С) 4) 2000 Дж/кг °С)
1) 3,5 кДж 2) 5,6 кДж 3) 10 кДж 4) 18 кДж
4. На рисунке изображен график зависимости температуры нафталина от времени при нагревании и охлаждении. В начальный момент времени нафталин находился в твердом состоянии. Какая из точек графика соответствует началу отвердевания нафталина?
5
. Относительная влажность воздуха в помещении равна 60%. Разность в показаниях сухого и влажного термометра 4°С. Пользуясь психрометрической таблицей, определите показание сухого термометра.
18 °С 2) 14 °С 3) 10 °С 4) 6 °С
Уровень В
7. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются.
К
каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу
выбранные цифры под соответствующими буквами.
Уровень С
1. В стакан калориметра, содержащий 177 г воды, опустили кусок льда, имевший температуру 0 °С. Начальная температура калориметра с водой равна 45°С. После того, как весь лед растаял, температура воды и калориметра стала равна 5°С. Определите массу льда. Теплоемкостью калориметра пренебречь. Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг °С), удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.
Тепловые явления
^ ВАРИАНТ № 4
Уровень А
1. В металлическом стержне теплопередача осуществляется преимущественно путем
1) излучения 3) теплопроводности
2) конвекции 4) излучения и конвекции
2. Для нагревания 100 г алюминия от 120°С до 140°С потребовалось 1800 Дж теплоты. Определите по этим данным удельную теплоемкость алюминия.
1) 0,9 Дж/кг °С 2) 9 Дж/кг °С 3) 360 Дж/кг °С 4) 900 Дж/кг °С
3. Масса серебра 10 г. Какое количество теплоты выделится при его кристаллизации, если серебро находится при температуре плавления? Удельная теплота плавления серебра 88 кДж/кг.
880000 Дж 2) 8,8 кДж 3) 880 Дж 4) 88 кДж
5. С помощью психрометрической таблицы определите показания влажного термометра, если температура в помещении 16°С, а относительная влажность воздуха 62%.
20 °С 3) 12 °С
22 °С 4) 16 °С
17,5%
>100%
Уровень В
7. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются.
К
каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу
выбранные цифры под соответствующими буквами.
Уровень С
8. Твердый нафталин находится в теплоизолированном сосуде при температуре 80°С. В сосуд наливают расплавленный нафталин массой 600 г, начальная температура которого равна 100°С. С некоторого момента времени кусочки нафталина в сосуде перестают плавиться, а масса жидкого нафталина достигает 700 г. По результатам этого эксперимента определите удельную теплоемкость жидкого нафталина. Удельная теплота плавления нафталина 150 кДж/кг. Температура плавления нафталина 80°С.
О
тветы:
Контрольные и самостоятельные работы по физике. 8 класс: к учебнику А.В. Перышкина «Физика. 8 класс» / О.И. Громцева. –М.: Издательство «Экзамен», 2010. – 111, с. (Серия «Учебно-методический комплект»)
