Bir cismin iç enerjisi iş ile değiştirilebilir dış kuvvetler. Değişimi karakterize etmek içsel enerjiısı değişimi sırasında, ısı miktarı adı verilen ve Q ile gösterilen bir miktar verilir.

AT uluslararası sistemısı miktarı ile iş ve enerjinin 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, belirli problem sınıflarını çözmede devam eden süreçleri görselleştirmek ve problemleri çözmek mümkündür. doğru şekilde. 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 mekanik iş durdurucuyu borudan dışarı iterek.

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 gerekli 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 fazla olduğu varsayılabilir. cismi ısıtmak için gerekli olan yoğunluğuna bağlıdır.

Bu varsayımı test etmek için ısıtıcıyı aynı anda ısıtacağız. sabit güç eşit kütlelerde su, parafin ve bakır.

Aynı süreden sonra bakırın sıcaklığı yaklaşık 10 kat, parafin ise suyun 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 değere maddenin öz ısısı 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 uçlarına eşit kütleli alüminyum, çelik ve pirinç silindirler sabitlenmiştir.

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 ifade edilmeleri ve ısı - 1 J, kütle - 1 kg ve özgül ısı için - ve 1 K birimlerini elde edilen ifadelere değiştirmeleri gerekir.

Birimler elde ederiz: özgül ısı kapasitesi - 1 J/kg·K, diğer özgül ısılar: 1 J/kg.

1. Erime noktasında alınan 240 g kalay eritmek için ne kadar ısı gereklidir? 2. Bunun için ne kadar gazyağı yakılmalıdır?

ve bu açığa çıkan ısı 10 MJ'ye eşit mi? 3. 250g eteri 35C sıcaklıkta buhara dönüştürmek için ne kadar ısı gereklidir? 4. Başlangıç ​​sıcaklığı 17C olan 0,4 kg ağırlığındaki kurşunu ısıtmak ve eritmek için ne kadar enerji gereklidir? 5. Kış için 2 m hacimli kuru çam odunu ve 1,5 ton ağırlığında kömür hazırlandı Bu yakıtın tam yanması ile fırında ne kadar ısı açığa çıkar? 6. 200 g alkolü buhara dönüştürmek için gereken ısı miktarını hesaplayın. 28C sıcaklıkta? 7. 0C sıcaklıkta 500 g ağırlığındaki buz, 30C sıcaklıkta 4 litre hacimli suya daldırılırsa son sıcaklığı ne olur? 8. -10C sıcaklıkta alınan 1500 kg karı 5C sıcaklıkta suya dönüştürmek için ne kadar çam ağacı kullanılmalıdır? Isı kayıpları ihmal edilebilir

Seviye I 1. İçindeki akım 1 ise 40 ohm dirençli bir tel spiral 10 dakikada ne kadar ısı verir?

2. 450 V gerilimde motordaki akım 90 A'dır. Motor sargısındaki akım gücünü ve direncini belirleyin.

3. 3 A akımda 12 V voltaj için tasarlanmış bir araba ampulünde 40 s için enerji tüketimi nedir?

SeviyeII

4. Spiraldeki akım 3 A ve şebekedeki voltaj 220 V ise, bir elektrikli ütü ne kadar süre 800 J'lik ısıyı serbest bırakır?

5. Voltmetre okuması 6 V ise, ikinci lamba tarafından tüketilen gücü belirleyin (Şek. 126).

6. İçindeki 1 kg su 5 dakikada 20'den 80 °C'ye ısınırsa elektrikli su ısıtıcısının gücünü belirleyin. Enerji kayıplarını dikkate almayın.

Ölçek Hayır. 4. İş ve akım gücü.

Seçenek 3

Seviyeben

1. 220 V'luk bir voltajda motor sargısındaki akım 0,2 A ise, akım 90 s'de elektrik motorunda ne iş yapacak?

2. 5 V'luk bir voltajda, içindeki akım 100 mA ise, ampuldeki akımın gücünü belirleyin.

3. Devrede 2 A akım gücünde 50 ohm dirençli bir reostada 2 dakikada ne kadar ısı açığa çıkar?

SeviyeII

4. 220 V'luk bir voltajda, içindeki akım 5 A ise, bir elektrikli ocakta 1,5 kg su 5 dakikada kaç derece ısıtılabilir? Enerji kayıplarını dikkate almayın.

5. Ampermetre okuması 2 A ise, ilk lamba tarafından tüketilen gücü belirleyin (Şekil 127).

6. 500 W'lık bir elektrikli kazan kullanarak bir bardaktaki 500 g suyu 20 °C'den kaynama noktasına kadar ısıtmak ne kadar sürer?

1) 3 kg ağırlığındaki bir buzu -8 dereceden + 10 dereceye ısıtmak için ne kadar ısı gerekir

yazın lütfen

2) Yüzme sıcaklığına sahip 1 kg alüminyum ve 1 kg bakır sıvısını dönüştürmek için ne kadar ısı gereklidir?

50 ila 20ºС arasında 2 ton ağırlığında tuğla şömine. 3. 500 g'lık bir demir tavayı 2,5 kg ayçiçek yağı ile 20 ila 150ºС arasında ısıtmak için gereken ısı miktarını hesaplayın. 4. 3 kg kurşun kendisine 50 kJ'ye eşit bir ısı aktarılırsa hangi sıcaklığa kadar ısıtılabilir? başlangıç ​​sıcaklığı 10ºС'ye eşittir. 5. Bu metalin 3 kg'ını 50'den 300ºС'ye ısıtmak için 690 kJ termal enerji harcanırsa, metalin ısı kapasitesi nedir? Bu metalin adı hakkında bir tahminde bulunun. Tüm sorunları çöz

8. sınıf fizik sınavı

4. Isı miktarı

Bir cismin ısı transferi sırasında kazandığı veya kaybettiği enerjiye ne denir ısı miktarı. Isı miktarı bağlıdır

Vücudun kütlesinden (vücudun kütlesi ne kadar büyükse, vücudu aynı derecede ısıtmak için o kadar fazla ısı harcanmalıdır);

Vücut ısısındaki farklılıktan ve şunlara bağlıdır;

Vücut hangi maddeden oluşur, yani madde türünden.

Isı miktarı Q harfi ile gösterilir ve joule cinsinden ölçülür.

Özısı

1 kg kütleli bir cismi 1 derece C ısıtmak için aktarması gereken ısı miktarına ne denir özgül ısı kapasitesi maddeler. Özgül ısı kapasitesi c harfi ile gösterilir ve J / kg * 0 C olarak ölçülür

Bir maddenin farklı kümelenme durumlarındaki özgül ısı kapasitesinin farklı olduğu unutulmamalıdır. Suyun özgül ısı kapasitesi en büyüğüdür - 4200 J / kg * 0.

Yakıtın özgül ısıl değeri

Yakıt yandığında atomlar birleşerek molekülleri oluşturur ve enerji açığa çıkar.

1 kg ağırlığındaki yakıtın tam yanması sırasında ne kadar ısı açığa çıktığını gösteren fiziksel niceliğe denir. özısı Yakıt yakma. Yanmanın özgül ısısı q harfi ile gösterilir. Özgül yanma ısısının birimi 1 J/kg'dır. Yanmanın özgül ısısı, oldukça karmaşık aletler kullanılarak deneysel olarak belirlenir.

Kristal cisimlerin erimesi ve katılaşması

Maddenin katıdan geçişi toplama durumu sıvıya denir erime.

Bir cismi eritmek için önce onu belli bir sıcaklığa getirmeniz gerekir.

Bir maddenin erimeye başladığı sıcaklığa denir. erime noktası maddeler.

Maddelerin erime noktası farklıdır, örneğin buz odaya getirilerek eritilebilir ve demir, yüksek sıcaklığa ulaşılan özel fırınlarda eritilir.

Bir maddenin sıvı halden katı hale geçmesine denir kristalleşme.

Bir cismin kristalleşmesi için belirli bir sıcaklığa soğuması gerekir.

Bir maddenin kristalleştiği sıcaklığa denir. kristalleşme sıcaklığı.

Deneyler, maddelerin eridikleri aynı sıcaklıkta kristalleştiklerini göstermektedir. Vücudun tamamen geçmesi için katı hal bir sıvıya dönüştürüldüğünde, sabit bir enerji kaynağı gereklidir.

Özgül füzyon ve kristalleşme ısısı

Vücut ısıtıldığında ortalama sürat Moleküllerin hareketi artar, bu nedenle artar ve kinetik enerji ve sıcaklık. Sonuç olarak, moleküler titreşim aralığı artar. Vücut erime noktasına kadar ısıtıldığında, kristallerdeki parçacıkların düzenindeki düzen bozulur. Kristaller şeklini kaybeder, vücut erir.

Ne kadar ısının rapor edilmesi gerektiğini gösteren fiziksel bir miktar kristal gövde Erime noktasında tamamen katı halden sıvı hale geçecek şekilde 1 kg ağırlığa ne ad verilir? özgül füzyon ısısı.

Özgül füzyon ısısı /\ (lambda) ile gösterilir. Birimi 1 J/kg'dır.

Erime noktasında, bir maddenin iç enerjisi sıvı hal katı haldeki aynı madde kütlesinin iç enerjisinden daha fazladır. Bir madde katılaştığında, erimesi için harcanan aynı miktarda madde açığa çıkar.

Özgül füzyon ısısı: Q=/\*m.

Bir madde katılaştığında, her şey ters sırada gerçekleşir:

Soğutulmuş erimiş bir maddedeki ortalama kinetik enerji ve moleküllerin hızı azalır. Parçacıkların düzeni düzenli hale gelir - bir kristal oluşur.