Jumlah panas yang diserap tubuh saat formula dipanaskan. Topik pelajaran: "Jumlah panas

Mengubah energi dalam dengan melakukan pekerjaan ditandai dengan jumlah pekerjaan, yaitu usaha adalah ukuran perubahan energi dalam dalam suatu proses tertentu. Perubahan energi internal suatu benda selama perpindahan panas ditandai dengan besaran yang disebut jumlah panas.

adalah perubahan energi dalam tubuh pada proses perpindahan panas tanpa melakukan usaha. Jumlah panas dilambangkan dengan huruf Q .

Usaha, energi dalam dan kuantitas panas diukur dalam satuan yang sama - joule ( J), seperti bentuk energi lainnya.

Dalam pengukuran termal, satuan khusus energi, kalori ( kotoran) sama dengan banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1 derajat celcius (lebih tepatnya, dari 19,5 hingga 20,5 ° C). Satuan ini, khususnya, saat ini digunakan dalam menghitung konsumsi panas (energi termal) dalam bangunan apartemen. Secara empiris, ekuivalen mekanis panas telah ditetapkan - rasio antara kalori dan joule: 1 kal = 4,2 J.

Ketika suatu benda mentransfer sejumlah panas tertentu tanpa melakukan usaha, energi dalamnya meningkat, jika suatu benda melepaskan sejumlah panas tertentu, maka energi dalamnya berkurang.

Jika Anda menuangkan 100 g air ke dalam dua bejana yang identik, dan 400 g ke dalam bejana lain pada suhu yang sama dan meletakkannya di atas pembakar yang sama, maka air di bejana pertama akan mendidih lebih awal. Dengan demikian, semakin massa tubuh, topik jumlah besar Perlu panas untuk menghangatkan. Hal yang sama berlaku untuk pendinginan.

Jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan tubuh juga tergantung pada jenis zat dari mana tubuh ini dibuat. Ketergantungan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan tubuh pada jenis zat ini ditandai dengan besaran fisika yang disebut kapasitas panas spesifik zat.

- ini adalah kuantitas fisik yang sama dengan jumlah panas yang harus dilaporkan ke 1 kg zat untuk memanaskannya sebesar 1 ° C (atau 1 K). Jumlah kalor yang sama dilepaskan oleh 1 kg zat ketika didinginkan oleh 1 °C.

Kapasitas panas spesifik dilambangkan dengan huruf dengan. Satuan kapasitas kalor jenis adalah 1 J/kg °C atau 1 J/kg °K.

Nilai kapasitas panas spesifik zat ditentukan secara eksperimental. Cairan memiliki kapasitas panas spesifik yang lebih tinggi daripada logam; Air memiliki kapasitas panas spesifik tertinggi, emas memiliki kapasitas panas spesifik yang sangat kecil.

Karena jumlah panas sama dengan perubahan energi internal tubuh, kita dapat mengatakan bahwa kapasitas panas spesifik menunjukkan berapa banyak energi internal berubah. 1 kg zat ketika suhunya berubah 1 °C. Secara khusus, energi internal 1 kg timbal, ketika dipanaskan 1 °C, meningkat 140 J, dan ketika didinginkan, berkurang 140 J.

Q dibutuhkan untuk memanaskan massa tubuh m suhu t 1 °С hingga suhu t 2 °С, sama dengan produk dari kapasitas panas spesifik zat, massa tubuh dan perbedaan antara suhu akhir dan awal, mis.

Q \u003d c m (t 2 - t 1)

Menurut rumus yang sama, jumlah panas yang dikeluarkan tubuh saat didinginkan juga dihitung. Hanya dalam kasus ini suhu akhir harus dikurangi dari suhu awal, mis. Kurangi suhu yang lebih kecil dari suhu yang lebih besar.

Ini adalah sinopsis tentang topik tersebut. "Jumlah panas. Panas spesifik". Pilih langkah selanjutnya:

• Pergi ke abstrak berikutnya:

Anda dapat mengubah energi internal gas di dalam silinder tidak hanya dengan melakukan kerja, tetapi juga dengan memanaskan gas (Gbr. 43). Jika piston tetap, maka volume gas tidak akan berubah, tetapi suhu, dan karenanya energi internal, akan meningkat.
Proses perpindahan energi dari satu benda ke benda lain tanpa melakukan usaha disebut perpindahan panas atau heat transfer.

Energi yang ditransfer ke tubuh sebagai akibat dari perpindahan panas disebut jumlah panas. Jumlah panas juga disebut energi yang dikeluarkan tubuh dalam proses perpindahan panas.

Gambar molekul perpindahan panas. Selama pertukaran panas pada batas antara benda, molekul yang bergerak lambat dari benda dingin berinteraksi dengan molekul yang bergerak lebih cepat dari benda panas. Akibatnya, energi kinetik molekul menjadi sama dan kecepatan molekul benda dingin meningkat, sedangkan benda panas berkurang.

Selama pertukaran panas, tidak ada konversi energi dari satu bentuk ke bentuk lain: bagian dari energi internal benda panas dipindahkan ke benda dingin.

Jumlah panas dan kapasitas panas. Dari mata kuliah fisika kelas VII diketahui bahwa untuk memanaskan suatu benda bermassa m dari suhu t 1 ke suhu t 2, perlu diketahui besarnya kalor

Q \u003d cm (t 2 - t 1) \u003d cmΔt. (4.5)

Ketika tubuh mendingin, suhu abadi t 2 lebih kecil dari t 1 awal dan jumlah panas yang dilepaskan oleh tubuh adalah negatif.
Koefisien c dalam rumus (4,5) disebut panas spesifik . Kapasitas panas spesifik adalah jumlah panas yang diterima atau dilepaskan oleh 1 kg suatu zat ketika suhunya berubah sebesar 1 K.

Kapasitas panas spesifik dinyatakan dalam joule per kilogram kali kelvin. Benda yang berbeda memerlukan jumlah energi yang berbeda untuk menaikkan suhu sebesar 1 K. Jadi, kapasitas kalor jenis air adalah 4190 J/(kg K), dan kapasitas panas jenis tembaga adalah 380 J/(kg K).

Kapasitas panas spesifik tidak hanya bergantung pada sifat-sifat zat, tetapi juga pada proses dimana perpindahan panas terjadi. Jika Anda memanaskan gas pada tekanan konstan, itu akan memuai dan melakukan pekerjaan. Untuk memanaskan gas sebesar 1°C pada tekanan konstan, ia perlu mentransfer lebih banyak panas daripada memanaskannya pada volume konstan.

cair dan benda padat memuai sedikit ketika dipanaskan, dan kapasitas panas spesifiknya pada volume konstan dan tekanan konstan sedikit berbeda.

Panas spesifik penguapan. Untuk mengubah cairan menjadi uap, sejumlah panas harus ditransfer ke sana. Suhu cairan tidak berubah selama transformasi ini. Transformasi cairan menjadi uap pada suhu konstan tidak menyebabkan peningkatan energi kinetik molekul, tetapi disertai dengan peningkatan energi potensial mereka. Lagi pula, jarak rata-rata antara molekul gas jauh lebih besar daripada jarak antara molekul cair. Selain itu, peningkatan volume selama transisi suatu zat dari keadaan cair menjadi gas membutuhkan pekerjaan yang harus dilakukan melawan kekuatan tekanan eksternal.

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat cair menjadi uap pada suhu tetap disebut panas spesifik penguapan. Nilai ini dilambangkan dengan huruf r dan dinyatakan dalam joule per kilogram.

Panas spesifik penguapan air sangat tinggi: 2,256 10 6 J/kg pada 100 °C. Untuk cairan lain (alkohol, eter, merkuri, minyak tanah, dll.), panas spesifik penguapan 3-10 kali lebih kecil.

Untuk mengubah zat cair bermassa m menjadi uap membutuhkan jumlah kalor yang sama dengan:

Saat uap mengembun, jumlah panas yang sama dilepaskan

Qk = –rm. (4.7)

Panas spesifik fusi. Ketika tubuh kristal meleleh, semua panas yang disuplai ke sana pergi untuk meningkatkan energi potensial molekul. Energi kinetik molekul tidak berubah, karena peleburan terjadi pada suhu konstan.

Banyaknya kalor (lambda) yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat kristal pada titik leleh menjadi cairan dengan suhu yang sama disebut kalor jenis peleburan.

Selama kristalisasi 1 kg suatu zat, jumlah kalor yang dilepaskan sama persis. Kalor jenis es yang mencair agak tinggi: 3,4 10 5 J/kg.

Untuk melelehkan benda kristal bermassa m, sejumlah panas yang diperlukan sama dengan:

Qpl \u003d m. (4.8)

Jumlah panas yang dilepaskan selama kristalisasi tubuh sama dengan:

Q cr = - m. (4.9)

1. Apa yang disebut jumlah kalor? 2. Apa yang menentukan kapasitas panas spesifik zat? 3. Apa yang disebut panas spesifik penguapan? 4. Apa yang disebut panas spesifik peleburan? 5. Dalam kasus apa jumlah panas yang ditransfer negatif?

>> Fisika: Jumlah kalor

Dimungkinkan untuk mengubah energi internal gas di dalam silinder tidak hanya dengan melakukan kerja, tetapi juga dengan memanaskan gas.
Jika Anda memperbaiki piston ( gambar.13.5), maka volume gas tidak berubah ketika dipanaskan dan tidak ada usaha yang dilakukan. Tetapi suhu gas, dan karenanya energi internalnya, meningkat.

Proses perpindahan energi dari suatu benda ke benda lain tanpa melakukan usaha disebut pertukaran panas atau perpindahan panas.
Ukuran kuantitatif perubahan energi dalam selama perpindahan panas disebut jumlah panas. Jumlah panas juga disebut energi yang dikeluarkan tubuh dalam proses perpindahan panas.
Gambar molekul perpindahan panas
Selama pertukaran panas, tidak ada konversi energi dari satu bentuk ke bentuk lain; bagian dari energi internal benda panas dipindahkan ke benda dingin.
Jumlah panas dan kapasitas panas. Anda sudah tahu bahwa untuk memanaskan tubuh dengan massa m suhu t1 hingga suhu t2 perlu untuk mentransfer jumlah panas ke sana:

Ketika tubuh mendingin, suhu akhirnya t2 lebih kecil dari suhu awal t1 dan jumlah panas yang dilepaskan oleh tubuh adalah negatif.
Koefisien c dalam rumus (13.5) disebut panas spesifik zat. Kapasitas panas spesifik adalah nilai numerik yang sama dengan jumlah panas yang diterima atau dilepaskan suatu zat bermassa 1 kg ketika suhunya berubah sebesar 1 K.
Kapasitas panas spesifik tidak hanya bergantung pada sifat-sifat zat, tetapi juga pada proses dimana perpindahan panas terjadi. Jika Anda memanaskan gas pada tekanan konstan, itu akan memuai dan melakukan pekerjaan. Untuk memanaskan gas sebesar 1°C pada tekanan konstan, diperlukan lebih banyak panas daripada memanaskannya pada volume konstan, ketika gas hanya akan memanas.
Zat cair dan zat padat memuai sedikit bila dipanaskan. Kapasitas panas spesifik mereka pada volume konstan dan tekanan konstan sedikit berbeda.
Panas spesifik penguapan. Untuk mengubah cairan menjadi uap selama proses perebusan, perlu untuk mentransfer sejumlah panas ke dalamnya. Suhu zat cair tidak berubah ketika mendidih. Transformasi cairan menjadi uap pada suhu konstan tidak menyebabkan peningkatan energi kinetik molekul, tetapi disertai dengan peningkatan energi potensial interaksi mereka. Lagi pula, jarak rata-rata antara molekul gas jauh lebih besar daripada antara molekul cair.
Nilai numerik yang sama dengan jumlah panas yang dibutuhkan untuk mengubah 1 kg cairan menjadi uap pada suhu konstan disebut panas spesifik penguapan. Nilai ini dilambangkan dengan huruf r dan dinyatakan dalam joule per kilogram (J/kg).
Panas spesifik penguapan air sangat tinggi: rH2O\u003d 2.256 10 6 J / kg pada suhu 100 ° C. Dalam cairan lain, misalnya alkohol, eter, merkuri, minyak tanah, panas spesifik penguapan 3-10 kali lebih kecil daripada air.
Untuk mengubah cairan menjadi massa m uap membutuhkan jumlah panas yang sama dengan:

Saat uap mengembun, jumlah panas yang sama dilepaskan:

Panas spesifik fusi. Ketika tubuh kristal meleleh, semua panas yang disuplai ke sana pergi untuk meningkatkan energi potensial molekul. Energi kinetik molekul tidak berubah, karena peleburan terjadi pada suhu konstan.
Suatu nilai yang secara numerik sama dengan jumlah panas yang diperlukan untuk mengubah zat kristal seberat 1 kg pada titik leleh menjadi cairan disebut panas spesifik peleburan.
Selama kristalisasi zat dengan massa 1 kg, jumlah kalor yang dilepaskan sama persis dengan yang diserap selama peleburan.
Kalor jenis peleburan es agak tinggi: 3,34 10 5 J/kg. “Jika es tidak memiliki panas peleburan yang tinggi,” tulis R. Black pada abad ke-18, “maka pada musim semi seluruh massa es harus mencair dalam beberapa menit atau detik, karena panas terus menerus ditransfer ke es. dari udara. Konsekuensi dari ini akan mengerikan; karena bahkan di bawah situasi sekarang ini, banjir besar dan aliran air yang deras muncul dari pencairan es atau salju yang sangat banyak.”
Untuk melelehkan tubuh kristal dengan massa m, jumlah kalor yang dibutuhkan adalah:

Jumlah panas yang dilepaskan selama kristalisasi tubuh sama dengan:

Energi internal suatu benda berubah selama pemanasan dan pendinginan, selama penguapan dan kondensasi, selama peleburan dan kristalisasi. Dalam semua kasus, sejumlah panas dipindahkan ke atau dikeluarkan dari tubuh.

???
1. Apa yang disebut kuantitas? kehangatan?
2. Kapasitas panas spesifik suatu zat bergantung pada apa?
3. Apa yang disebut panas spesifik penguapan?
4. Apa yang disebut panas spesifik peleburan?
5. Dalam kasus apa jumlah panas bernilai positif, dan dalam kasus apa itu negatif?

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Fisika Kelas 10

Isi pelajaran ringkasan pelajaran mendukung bingkai pelajaran presentasi metode akselerasi teknologi interaktif Praktik tugas dan latihan ujian mandiri lokakarya, pelatihan, kasus, pencarian pekerjaan rumah pertanyaan diskusi pertanyaan retoris dari siswa Ilustrasi audio, klip video, dan multimedia foto, gambar grafik, tabel, skema humor, anekdot, lelucon, komik perumpamaan, ucapan, teka-teki silang, kutipan Add-on abstrak chip artikel untuk lembar contekan yang ingin tahu, buku teks dasar dan glosarium tambahan istilah lainnya Memperbaiki buku pelajaran dan pelajaranmengoreksi kesalahan dalam buku teks memperbarui fragmen dalam buku teks elemen inovasi dalam pelajaran menggantikan pengetahuan usang dengan yang baru Hanya untuk guru pelajaran yang sempurna rencana kalender untuk setahun pedoman program diskusi Pelajaran Terintegrasi

Jika Anda memiliki koreksi atau saran untuk pelajaran ini,

Anda dapat mengubah energi internal gas di dalam silinder tidak hanya dengan melakukan kerja, tetapi juga dengan memanaskan gas (Gbr. 43). Jika piston tetap, maka volume gas tidak akan berubah, tetapi suhu, dan karenanya energi internal, akan meningkat.

Proses perpindahan energi dari satu benda ke benda lain tanpa melakukan usaha disebut perpindahan panas atau heat transfer.

Energi yang ditransfer ke tubuh sebagai akibat dari perpindahan panas disebut jumlah panas. Jumlah panas juga disebut energi yang dikeluarkan tubuh dalam proses perpindahan panas.

Gambar molekul perpindahan panas. Selama pertukaran panas pada batas antara benda, molekul yang bergerak lambat dari benda dingin berinteraksi dengan molekul yang bergerak lebih cepat dari benda panas. Akibatnya, energi kinetik

molekul disejajarkan dan kecepatan molekul benda dingin meningkat, dan molekul benda panas berkurang.

Selama pertukaran panas, tidak ada konversi energi dari satu bentuk ke bentuk lain: bagian dari energi internal benda panas dipindahkan ke benda dingin.

Jumlah panas dan kapasitas panas. Dari mata kuliah fisika kelas VII diketahui bahwa untuk memanaskan suatu benda yang bermassa dari temperatur ke temperatur, perlu diketahui besaran kalornya.

Ketika tubuh mendingin, suhu akhirnya lebih rendah dari suhu awal dan jumlah panas yang dilepaskan oleh tubuh adalah negatif.

Koefisien c dalam rumus (4,5) disebut kapasitas panas spesifik. Kapasitas kalor jenis adalah jumlah kalor yang diterima atau dilepaskan oleh 1 kg suatu zat ketika suhunya berubah sebesar 1 K -

Kapasitas panas spesifik dinyatakan dalam joule per kilogram kali kelvin. Benda yang berbeda membutuhkan jumlah energi yang tidak sama untuk meningkatkan suhu sebesar I K. Jadi, kapasitas panas spesifik air dan tembaga

Kapasitas panas spesifik tidak hanya bergantung pada sifat-sifat zat, tetapi juga pada proses perpindahan panas terjadi.Jika Anda memanaskan gas pada tekanan konstan, ia akan memuai dan melakukan kerja. Untuk memanaskan gas sebesar 1 °C pada tekanan konstan, ia perlu mentransfer lebih banyak panas daripada memanaskannya pada volume konstan.

Cairan dan padatan memuai sedikit ketika dipanaskan, dan kapasitas panas spesifiknya pada volume konstan dan tekanan konstan sedikit berbeda.

Panas spesifik penguapan. Untuk mengubah cairan menjadi uap, sejumlah panas harus ditransfer ke sana. Suhu cairan tidak berubah selama transformasi ini. Transformasi cairan menjadi uap pada suhu konstan tidak menyebabkan peningkatan energi kinetik molekul, tetapi disertai dengan peningkatan energi potensial mereka. Lagi pula, jarak rata-rata antara molekul gas jauh lebih besar daripada jarak antara molekul cair. Selain itu, peningkatan volume selama transisi suatu zat dari cair ke keadaan gas membutuhkan pekerjaan yang harus dilakukan melawan gaya tekanan eksternal.

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat cair menjadi uap pada suhu tetap disebut

panas spesifik penguapan. Nilai ini dilambangkan dengan huruf dan dinyatakan dalam joule per kilogram.

Panas spesifik penguapan air sangat tinggi: pada suhu 100 ° C. Untuk cairan lain (alkohol, eter, merkuri, minyak tanah, dll.), panas spesifik penguapan 3-10 kali lebih kecil.

Untuk mengubah massa cair menjadi uap membutuhkan jumlah panas yang sama dengan:

Saat uap mengembun, jumlah panas yang sama dilepaskan:

Panas spesifik fusi. Ketika tubuh kristal meleleh, semua panas yang disuplai ke sana pergi untuk meningkatkan energi potensial molekul. Energi kinetik molekul tidak berubah, karena peleburan terjadi pada suhu konstan.

Banyaknya kalor A yang diperlukan untuk mengubah 1 kg zat kristal pada titik leleh menjadi zat cair dengan suhu yang sama disebut kalor jenis peleburan.

Selama kristalisasi 1 kg suatu zat, jumlah kalor yang dilepaskan sama persis. Panas spesifik pencairan es cukup tinggi:

Untuk melelehkan benda kristal dengan massa, sejumlah panas diperlukan sama dengan:

Jumlah panas yang dilepaskan selama kristalisasi tubuh sama dengan:

1. Apa yang disebut jumlah kalor? 2. Apa yang menentukan kapasitas panas spesifik zat? 3. Apa yang disebut panas spesifik penguapan? 4. Apa yang disebut panas spesifik peleburan? 5. Dalam kasus apa jumlah panas yang ditransfer negatif?

Apa yang lebih cepat panas di atas kompor - ketel atau seember air? Jawabannya jelas - ketel. Lalu pertanyaan kedua adalah mengapa?

Jawabannya tidak kalah jelas - karena massa air dalam ketel lebih sedikit. Bagus. Sekarang Anda dapat membuat sendiri nyata pengalaman fisik di rumah. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan dua panci kecil yang identik, jumlah air yang sama dan minyak sayur, misalnya, setengah liter dan kompor. Taruh panci berisi minyak dan air di atas api yang sama. Dan sekarang lihat saja apa yang akan memanas lebih cepat. Jika ada termometer untuk cairan, Anda dapat menggunakannya, jika tidak, Anda dapat mencoba suhu dari waktu ke waktu dengan jari Anda, berhati-hatilah agar tidak membakar diri sendiri. Bagaimanapun, Anda akan segera melihat bahwa minyak memanas secara signifikan lebih cepat daripada air. Dan satu pertanyaan lagi, yang juga bisa diimplementasikan dalam bentuk pengalaman. Apa yang akan mendidih lebih cepat - air hangat atau dingin? Semuanya jelas lagi - yang hangat akan menjadi yang pertama selesai. Mengapa semua pertanyaan dan eksperimen aneh ini? Untuk mendefinisikan kuantitas fisik, yang disebut "jumlah panas".

Kuantitas panas

Jumlah panas adalah energi yang hilang atau diperoleh tubuh selama perpindahan panas. Ini jelas dari namanya. Saat didinginkan, tubuh akan kehilangan sejumlah panas, dan ketika dipanaskan, ia akan menyerap. Dan jawaban atas pertanyaan kami menunjukkan kepada kami tergantung pada apa jumlah panasnya? Pertama, semakin besar massa tubuh, semakin besar jumlah panas yang harus dikeluarkan untuk mengubah suhunya satu derajat. Kedua, jumlah kalor yang diperlukan untuk memanaskan suatu benda bergantung pada zat penyusunnya, yaitu jenis zatnya. Dan ketiga, perbedaan suhu tubuh sebelum dan sesudah perpindahan panas juga penting untuk perhitungan kita. Berdasarkan hal di atas, kita dapat tentukan jumlah kalor dengan rumus :

Q=cm(t_2-t_1) ,

di mana Q adalah jumlah panas,
m - berat badan,
(t_2-t_1) - perbedaan antara awal dan akhir suhu tubuh,
c - kapasitas panas spesifik zat, ditemukan dari tabel yang relevan.

Dengan menggunakan rumus ini, Anda dapat menghitung jumlah panas yang diperlukan untuk memanaskan suatu benda atau yang akan dilepaskan oleh benda tersebut saat mendingin.

Jumlah panas diukur dalam joule (1 J), seperti bentuk energi lainnya. Namun, nilai ini diperkenalkan belum lama ini, dan orang-orang mulai mengukur jumlah panas jauh lebih awal. Dan mereka menggunakan satuan yang banyak digunakan di zaman kita - kalori (1 kal). 1 kalori adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1 derajat Celcius. Dipandu oleh data ini, pecinta menghitung kalori dalam makanan yang mereka makan dapat, demi kepentingan, menghitung berapa liter air yang dapat direbus dengan energi yang mereka konsumsi dengan makanan di siang hari.