Siltuma daudzums, ko ķermenis absorbē karsējot formula. Siltuma daudzums

« Fizika — 10. klase

Kādos procesos notiek matērijas agregāta transformācija?
Kā var mainīt vielas stāvokli?

Jūs varat mainīt jebkura ķermeņa iekšējo enerģiju, veicot darbu, sildot vai, gluži pretēji, atdzesējot.
Tādējādi, metālu kaļot, tiek veikts darbs un tas tiek uzkarsēts, vienlaikus metālu var karsēt virs degošas liesmas.

Tāpat, ja virzulis ir fiksēts (13.5. att.), tad sildot gāzes tilpums nemainās un netiek veikts darbs. Bet gāzes temperatūra un līdz ar to arī tās iekšējā enerģija palielinās.

Iekšējā enerģija var palielināties un samazināties, tāpēc siltuma daudzums var būt pozitīvs vai negatīvs.

Tiek saukts enerģijas pārnešanas process no viena ķermeņa uz otru, neveicot darbu siltuma apmaiņa.

izmaiņu kvantitatīvs mērs iekšējā enerģija siltuma pārnesē sauc siltuma daudzums.

Siltuma pārneses molekulārais attēls.

Siltuma apmaiņas laikā uz robežas starp ķermeņiem lēni kustīgas auksta ķermeņa molekulas mijiedarbojas ar ātri kustīgām karsta ķermeņa molekulām. Rezultātā molekulu kinētiskās enerģijas tiek izlīdzinātas un auksta ķermeņa molekulu ātrums palielinās, bet karstā ķermeņa molekulu ātrums samazinās.

Siltuma apmaiņas laikā nenotiek enerģijas pārvēršana no vienas formas citā, daļa no karstāka ķermeņa iekšējās enerģijas tiek pārnesta uz mazāk sakarsētu ķermeni.

Siltuma daudzums un siltuma jauda.

Jūs jau zināt, ka, lai uzsildītu ķermeni ar masu m no temperatūras t 1 līdz temperatūrai t 2, ir nepieciešams nodot tam siltuma daudzumu:

Q \u003d cm (t 2 - t 1) \u003d cm Δt. (13.5)

Kad ķermenis atdziest, tā galīgā temperatūra t 2 izrādās zemāka par sākotnējo temperatūru t 1 un ķermeņa izdalītā siltuma daudzums ir negatīvs.

Tiek izsaukts koeficients c formulā (13.5). īpatnējā siltuma jauda vielas.

Īpašs karstums- šī ir vērtība, kas skaitliski vienāda ar siltuma daudzumu, ko saņem vai izdala viela ar masu 1 kg, kad tās temperatūra mainās par 1 K.

Gāzu īpatnējā siltumietilpība ir atkarīga no siltuma pārneses procesa. Ja karsējat gāzi pastāvīgā spiedienā, tā paplašināsies un darbosies. Lai uzsildītu gāzi par 1 °C nemainīgā spiedienā, tā ir jāpārnes liels daudzums siltumu nekā tā sildīšanai nemainīgā tilpumā, kad gāze tikai uzkarsīs.

Šķidrumi un cietās vielas karsējot nedaudz izplešas. To īpatnējās siltuma jaudas nemainīgā tilpumā un nemainīgā spiedienā nedaudz atšķiras.

Īpatnējais iztvaikošanas siltums.

Lai viršanas procesā šķidrumu pārvērstu tvaikos, tam ir nepieciešams nodot noteiktu siltuma daudzumu. Šķidruma temperatūra vārot nemainās. Šķidruma pārvēršana tvaikos nemainīgā temperatūrā neizraisa molekulu kinētiskās enerģijas palielināšanos, bet gan to pavada to mijiedarbības potenciālās enerģijas palielināšanās. Galu galā vidējais attālums starp gāzes molekulām ir daudz lielāks nekā starp šķidruma molekulām.

Tiek saukta vērtība, kas skaitliski vienāda ar siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai 1 kg šķidruma pārvērstu tvaikā nemainīgā temperatūrā īpatnējais iztvaikošanas siltums.

Šķidruma iztvaikošanas process notiek jebkurā temperatūrā, kamēr ātrākās molekulas atstāj šķidrumu, un iztvaikošanas laikā tas atdziest. Īpatnējais iztvaikošanas siltums ir vienāds ar īpatnējo iztvaikošanas siltumu.

Šo vērtību apzīmē ar burtu r un izsaka džoulos uz kilogramu (J / kg).

Ūdens īpatnējais iztvaikošanas siltums ir ļoti augsts: r H20 = 2,256 10 6 J/kg 100 °C temperatūrā. Citos šķidrumos, piemēram, spirtā, ēterī, dzīvsudrabā, petrolejā, īpatnējais iztvaikošanas siltums ir 3-10 reizes mazāks nekā ūdens.

Lai šķidrumu ar masu m pārvērstu tvaikā, nepieciešams siltuma daudzums, kas vienāds ar:

Q p \u003d rm. (13.6)

Kad tvaiks kondensējas, izdalās tāds pats siltuma daudzums:

Q k \u003d -rm. (13.7)

Īpatnējais saplūšanas siltums.

Kad kristālisks ķermenis kūst, viss tam piegādātais siltums tiek novirzīts, lai palielinātu molekulu mijiedarbības potenciālo enerģiju. Molekulu kinētiskā enerģija nemainās, jo kušana notiek nemainīgā temperatūrā.

Tiek saukta vērtība, kas skaitliski vienāda ar siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai kristāliskā viela, kas kušanas punktā sver 1 kg, pārvērstu šķidrumā. īpatnējais saplūšanas siltums un apzīmē ar burtu λ.

Vielas, kuras masa ir 1 kg, kristalizācijas laikā izdalās tieši tāds pats siltuma daudzums, kāds tiek absorbēts kušanas laikā.

Ledus kušanas īpatnējais siltums ir diezgan augsts: 3,34 10 5 J/kg.

“Ja ledum nebūtu augsts saplūšanas siltums, tad pavasarī visai ledus masai būtu jāizkūst dažu minūšu vai sekunžu laikā, jo siltums no gaisa nepārtraukti tiek nodots ledū. Sekas tam būtu šausmīgas; jo pat pašreizējā situācijā lieli plūdi un lielas ūdens straumes rodas, kūstot lielām ledus vai sniega masām. R. Bleks, 18. gs

Lai izkausētu kristālisku ķermeni ar masu m, ir nepieciešams siltuma daudzums, kas vienāds ar:

Qpl \u003d λm. (13.8)

Siltuma daudzums, kas izdalās ķermeņa kristalizācijas laikā, ir vienāds ar:

Q cr = -λm (13,9)

Siltuma bilances vienādojums.

Apsveriet siltuma apmaiņu sistēmā, kas sastāv no vairākiem objektiem, kuriem sākotnēji ir atšķirīga temperatūra, piemēram, siltuma apmaiņu starp ūdeni traukā un karstu dzelzs lodi, kas nolaista ūdenī. Saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu siltuma daudzums, ko izdala viens ķermenis, ir skaitliski vienāds ar siltuma daudzumu, ko saņem cits ķermenis.

Dotais siltuma daudzums tiek uzskatīts par negatīvu, saņemtais siltuma daudzums tiek uzskatīts par pozitīvu. Tāpēc kopējais siltuma daudzums Q1 + Q2 = 0.

Ja siltuma apmaiņa notiek starp vairākiem ķermeņiem izolētā sistēmā, tad

Q 1 + Q 2 + Q 3 + ... = 0. (13.10.)

Tiek izsaukts vienādojums (13.10). siltuma bilances vienādojums.

Šeit Q 1 Q 2, Q 3 - ķermeņu saņemtais vai atdotais siltuma daudzums. Šos siltuma daudzumus izsaka ar formulu (13.5) vai formulām (13.6) - (13.9), ja siltuma pārneses procesā notiek dažādas vielas fāzu pārvērtības (kušana, kristalizācija, iztvaikošana, kondensācija).

Šajā nodarbībā mēs uzzināsim, kā aprēķināt siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai uzsildītu ķermeni vai atbrīvotu to, kad tas atdziest. Lai to izdarītu, mēs apkoposim zināšanas, kas tika iegūtas iepriekšējās nodarbībās.

Turklāt mēs iemācīsimies izmantot siltuma daudzuma formulu, lai izteiktu atlikušos daudzumus no šīs formulas un aprēķinātu tos, zinot citus lielumus. Tiks apskatīts arī problēmas piemērs ar siltuma daudzuma aprēķināšanas risinājumu.

Šī nodarbība ir veltīta siltuma daudzuma aprēķināšanai, kad ķermenis tiek uzkarsēts vai izdalās, kad tas tiek atdzesēts.

Spēja rēķināt nepieciešamo summu siltums ir ļoti svarīgs. Tas var būt nepieciešams, piemēram, aprēķinot siltuma daudzumu, kas jānodod ūdenim, lai sildītu telpu.

Rīsi. 1. Siltuma daudzums, kas jāpaziņo ūdenim, lai sildītu telpu

Vai arī aprēķināt siltuma daudzumu, kas izdalās, sadedzinot degvielu dažādos dzinējos:

Rīsi. 2. Siltuma daudzums, kas izdalās, sadedzinot degvielu dzinējā

Arī šīs zināšanas ir nepieciešamas, piemēram, lai noteiktu siltuma daudzumu, ko Saule izdala un sasniedz Zemi:

Rīsi. 3. Saules izdalītais un uz Zemi nokrītošais siltuma daudzums

Lai aprēķinātu siltuma daudzumu, jāzina trīs lietas (4. att.):

• ķermeņa svars (ko parasti var izmērīt ar svariem);
• temperatūras starpība, par kādu nepieciešams sildīt ķermeni vai to atdzesēt (parasti mēra ar termometru);
• ķermeņa īpatnējā siltumietilpība (ko var noteikt no tabulas).

Rīsi. 4. Kas jums jāzina, lai noteiktu

Siltuma daudzuma aprēķināšanas formula ir šāda:

Šī formula satur šādus daudzumus:

Siltuma daudzums, ko mēra džoulos (J);

Īpašs karstums vielas, mērot;

- temperatūras starpība, mērīta Celsija grādos ().

Apsveriet siltuma daudzuma aprēķināšanas problēmu.

Uzdevums

Vara stikls, kura masa ir grami, satur ūdeni, kura tilpums ir viens litrs, temperatūrā . Cik daudz siltuma jānodod glāzē ūdens, lai tā temperatūra kļūtu vienāda ar ?

Rīsi. 5. Problēmas stāvokļa ilustrācija

Vispirms mēs rakstām īss stāvoklis (Ņemot vērā) un konvertēt visus daudzumus starptautiskajā sistēmā (SI).

Ņemot vērā:	SI
Atrast:

Lēmums:

Pirmkārt, nosakiet, kādi citi daudzumi mums ir nepieciešami, lai atrisinātu šo problēmu. Pēc īpatnējās siltumietilpības tabulas (1. tabula) atrodam (vara īpatnējā siltumietilpība, jo pēc nosacījuma stikls ir varš), (ūdens īpatnējā siltumietilpība, jo pēc nosacījuma stiklā ir ūdens). Turklāt mēs zinām, ka, lai aprēķinātu siltuma daudzumu, mums ir nepieciešama ūdens masa. Pēc nosacījuma mums tiek dots tikai apjoms. Tāpēc mēs ņemam ūdens blīvumu no tabulas: (2. tabula).

Tab. 1. Dažu vielu īpatnējā siltumietilpība,

Tab. 2. Dažu šķidrumu blīvumi

Tagad mums ir viss nepieciešamais, lai atrisinātu šo problēmu.

Ņemiet vērā, ka kopējais siltuma daudzums sastāvēs no vara stikla sildīšanai nepieciešamā siltuma daudzuma un tajā esošā ūdens sildīšanai nepieciešamā siltuma daudzuma:

Vispirms mēs aprēķinām siltuma daudzumu, kas nepieciešams vara stikla sildīšanai:

Pirms ūdens sildīšanai nepieciešamā siltuma daudzuma aprēķināšanas mēs aprēķinām ūdens masu, izmantojot formulu, kas mums pazīstama no 7. klases:

Tagad mēs varam aprēķināt:

Tad mēs varam aprēķināt:

Atcerieties, ko tas nozīmē: kilodžouli. Prefikss "kilo" nozīmē .

Atbilde:.

Siltuma daudzuma (tā sauktās tiešās problēmas) un ar šo jēdzienu saistīto daudzumu atrašanas problēmu risināšanas ērtībai varat izmantot šo tabulu.

Vēlamā vērtība	Apzīmējums	Vienības	Pamatformula	Daudzuma formula
Siltuma daudzums

Balonā esošās gāzes iekšējo enerģiju var mainīt ne tikai veicot darbu, bet arī karsējot gāzi (43. att.). Ja virzulis ir fiksēts, tad gāzes tilpums nemainīsies, bet temperatūra un līdz ar to arī iekšējā enerģija palielināsies.

Enerģijas pārnešanas procesu no viena ķermeņa uz otru, neveicot darbu, sauc par siltuma pārnesi vai siltuma pārnesi.

Enerģiju, kas tiek nodota ķermenim siltuma pārneses rezultātā, sauc par siltuma daudzumu. Siltuma daudzumu sauc arī par enerģiju, ko ķermenis izdala siltuma pārneses procesā.

Siltuma pārneses molekulārais attēls. Siltuma apmaiņas laikā uz robežas starp ķermeņiem auksta ķermeņa lēni kustīgās molekulas mijiedarbojas ar karsta ķermeņa ātrāk kustīgajām molekulām. Rezultātā kinētiskās enerģijas

molekulas tiek izlīdzinātas, un auksta ķermeņa molekulu ātrums palielinās, bet karstā - samazinās.

Siltuma apmaiņas laikā nenotiek enerģijas pārvēršana no vienas formas citā: daļa no karsta ķermeņa iekšējās enerģijas tiek pārnesta uz aukstu ķermeni.

Siltuma daudzums un siltuma jauda. No VII klases fizikas kursa ir zināms, ka, lai uzsildītu ķermeni ar masu no temperatūras līdz temperatūrai, tas ir jāinformē par siltuma daudzumu

Kad ķermenis atdziest, tā galīgā temperatūra ir zemāka par sākotnējo, un ķermeņa izdalītā siltuma daudzums ir negatīvs.

Tiek izsaukts koeficients c formulā (4.5). īpašs karstums. Īpatnējā siltumietilpība ir siltuma daudzums, ko saņem vai izdala 1 kg vielas, kad tās temperatūra mainās par 1 K.

Īpatnējo siltumietilpību izsaka džoulos uz kilogramu un kelvinu. Dažādiem ķermeņiem ir nepieciešams nevienlīdzīgs enerģijas daudzums, lai paaugstinātu temperatūru par I K. Tādējādi ūdens un vara īpatnējā siltumietilpība

Īpatnējā siltumietilpība ir atkarīga ne tikai no vielas īpašībām, bet arī no procesa, kurā notiek siltuma pārnese.Ja karsēsiet gāzi nemainīgā spiedienā, tā izpletīsies un darbosies. Lai uzsildītu gāzi par 1 °C nemainīgā spiedienā, tai vajadzēs nodot vairāk siltuma nekā sildīt konstantā tilpumā.

šķidrums un cietie ķermeņi karsējot nedaudz izplešas, un to īpatnējās siltuma jaudas nemainīgā tilpumā un nemainīgā spiedienā nedaudz atšķiras.

Īpatnējais iztvaikošanas siltums. Lai šķidrumu pārvērstu tvaikos, tam ir jānodod noteikts siltuma daudzums. Šīs transformācijas laikā šķidruma temperatūra nemainās. Šķidruma pārvēršana tvaikos nemainīgā temperatūrā neizraisa molekulu kinētiskās enerģijas palielināšanos, bet gan to pavada to potenciālās enerģijas pieaugums. Galu galā vidējais attālums starp gāzes molekulām ir daudzkārt lielāks nekā starp šķidruma molekulām. Turklāt apjoma palielināšanās vielas pārejas laikā no šķidrs stāvoklis gāzveida stāvoklī ir jāstrādā pret ārējā spiediena spēkiem.

Tiek saukts siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai 1 kg šķidruma pārvērstu tvaikos nemainīgā temperatūrā

īpatnējais iztvaikošanas siltums. Šo vērtību apzīmē ar burtu un izsaka džoulos uz kilogramu.

Ūdens īpatnējais iztvaikošanas siltums ir ļoti augsts: 100°C temperatūrā. Citiem šķidrumiem (spirtam, ēterim, dzīvsudrabam, petrolejai utt.) īpatnējais iztvaikošanas siltums ir 3-10 reizes mazāks.

Lai šķidru masu pārvērstu tvaikos, nepieciešams siltuma daudzums, kas vienāds ar:

Kad tvaiks kondensējas, izdalās tāds pats siltuma daudzums:

Īpatnējais saplūšanas siltums. Kad kristālisks ķermenis kūst, viss tam piegādātais siltums tiek novirzīts, lai palielinātu molekulu potenciālo enerģiju. Molekulu kinētiskā enerģija nemainās, jo kušana notiek nemainīgā temperatūrā.

Siltuma A daudzumu, kas nepieciešams, lai 1 kg kristāliskas vielas kušanas temperatūrā pārvērstu tādas pašas temperatūras šķidrumā, sauc par īpatnējo saplūšanas siltumu.

1 kg vielas kristalizācijas laikā izdalās tieši tāds pats siltuma daudzums. Ledus kušanas īpatnējais siltums ir diezgan augsts:

Lai izkausētu kristālisku ķermeni ar masu, ir nepieciešams siltuma daudzums, kas vienāds ar:

Siltuma daudzums, kas izdalās ķermeņa kristalizācijas laikā, ir vienāds ar:

1. Ko sauc par siltuma daudzumu? 2. Kas nosaka vielu īpatnējo siltumietilpību? 3. Ko sauc par īpatnējo iztvaikošanas siltumu? 4. Ko sauc par īpatnējo saplūšanas siltumu? 5. Kādos gadījumos nodotā ​​siltuma daudzums ir negatīvs?

Tiek saukts enerģijas pārnešanas process no viena ķermeņa uz otru, neveicot darbu siltuma apmaiņa vai siltuma pārnesi. Siltuma pārnese notiek starp ķermeņiem, kuriem ir atšķirīga temperatūra. Nodibinot kontaktu starp ķermeņiem ar dažādu temperatūru, daļa iekšējās enerģijas tiek pārnesta no ķermeņa ar augstāku temperatūru uz ķermeni ar zemāku temperatūru. Siltuma pārneses rezultātā ķermenim nodoto enerģiju sauc siltuma daudzums.

Vielas īpatnējā siltumietilpība:

Ja siltuma pārneses procesu nepavada darbs, tad, pamatojoties uz pirmo termodinamikas likumu, siltuma daudzums ir vienāds ar ķermeņa iekšējās enerģijas izmaiņām: .

Molekulu nejaušās translācijas kustības vidējā enerģija ir proporcionāla absolūtajai temperatūrai. Ķermeņa iekšējās enerģijas izmaiņas ir vienādas ar visu atomu vai molekulu enerģijas izmaiņu algebrisko summu, kuru skaits ir proporcionāls ķermeņa masai, tātad iekšējās enerģijas izmaiņas un līdz ar to siltuma daudzums ir proporcionāls masas un temperatūras izmaiņām:

Proporcionalitātes koeficientu šajā vienādojumā sauc vielas īpatnējā siltumietilpība. Īpatnējā siltumietilpība norāda, cik daudz siltuma nepieciešams, lai paaugstinātu 1 kg vielas temperatūru par 1 K.

Darbs termodinamikā:

Mehānikā darbs tiek definēts kā spēka un nobīdes moduļu un starp tiem esošā leņķa kosinusa reizinājums. Darbs tiek veikts, kad spēks iedarbojas uz kustīgu ķermeni un ir vienāds ar tā kinētiskās enerģijas izmaiņām.

Termodinamikā ķermeņa kustība kopumā netiek ņemta vērā, mēs runājam par makroskopiskā ķermeņa daļu kustību attiecībā pret otru. Tā rezultātā mainās ķermeņa tilpums, un tā ātrums paliek vienāds ar nulli. Darbs termodinamikā tiek definēts tāpat kā mehānikā, taču tas ir vienāds ar izmaiņām nevis ķermeņa kinētiskajā enerģijā, bet gan tā iekšējā enerģijā.

Kad darbs tiek veikts (saspiešana vai izplešanās), mainās gāzes iekšējā enerģija. Iemesls tam ir šāds: gāzes molekulu elastīgās sadursmes laikā ar kustīgu virzuli mainās to kinētiskā enerģija.

Aprēķināsim gāzes darbu izplešanās laikā. Gāze iedarbojas uz virzuli ar spēku
, kur ir gāzes spiediens, un - virsmas laukums virzulis. Gāzei izplešoties, virzulis pārvietojas spēka virzienā uz nelielu attālumu
. Ja attālums ir mazs, tad gāzes spiedienu var uzskatīt par nemainīgu. Gāzes darbība ir šāda:

Kur
- gāzes tilpuma izmaiņas.

Gāzes izplešanās procesā tas veic pozitīvu darbu, jo spēka un pārvietošanas virziens sakrīt. Izplešanās procesā gāze atdod enerģiju apkārtējiem ķermeņiem.

Ārējo ķermeņu darbs pie gāzes atšķiras no gāzes darba tikai ar zīmi
, jo spēks iedarbojas uz gāzi ir pretēja spēkam , ar kuru gāze iedarbojas uz virzuli, un ir vienāda ar to absolūtā vērtībā (Ņūtona trešais likums); un kustība paliek nemainīga. Tāpēc ārējo spēku darbs ir vienāds ar:

.

Pirmais termodinamikas likums:

Pirmais termodinamikas likums ir enerģijas nezūdamības likums, kas attiecināts arī uz siltuma parādībām. Enerģijas nezūdamības likums: enerģija dabā nerodas no nekā un nepazūd: enerģijas daudzums ir nemainīgs, tā tikai mainās no vienas formas uz otru.

Termodinamikā tiek aplūkoti ķermeņi, kuru smaguma centra stāvoklis praktiski nemainās. Šādu ķermeņu mehāniskā enerģija paliek nemainīga, un mainīties var tikai iekšējā enerģija.

Iekšējo enerģiju var mainīt divos veidos: siltuma pārnese un darbs. Vispārīgā gadījumā iekšējā enerģija mainās gan siltuma pārneses, gan darba izpildes dēļ. Pirmais termodinamikas likums ir precīzi formulēts šādiem vispārīgiem gadījumiem:

Sistēmas iekšējās enerģijas izmaiņas tās pārejas laikā no viena stāvokļa uz otru ir vienādas ar ārējo spēku darba un sistēmai nodotā ​​siltuma daudzuma summu:

Ja sistēma ir izolēta, tad pie tās netiek strādāts un tā neapmaina siltumu ar apkārtējiem ķermeņiem. Saskaņā ar pirmo termodinamikas likumu izolētas sistēmas iekšējā enerģija paliek nemainīga.

Atsaucoties uz
, pirmo termodinamikas likumu var uzrakstīt šādi:

Sistēmai nodotais siltuma daudzums tiek novirzīts, lai mainītu tās iekšējo enerģiju un veiktu darbu pie sistēmas ārējiem ķermeņiem.

Otrais termodinamikas likums: nav iespējams pārnest siltumu no aukstākas sistēmas uz karstāku, ja nav citu vienlaicīgu izmaiņu abās sistēmās vai apkārtējos ķermeņos.

Kas uz plīts uzsilst ātrāk - tējkanna vai ūdens spainis? Atbilde ir acīmredzama – tējkanna. Tad otrs jautājums ir kāpēc?

Atbilde ir ne mazāk acīmredzama - jo ūdens masa tējkannā ir mazāka. Labi. Tagad jūs varat izveidot savu īstu fiziskā pieredze mājās. Lai to izdarītu, jums būs nepieciešami divi identiski mazi kastroļi, vienāds ūdens daudzums un dārzeņu eļļa, piemēram, puslitrs un plīts. Uzlieciet uz vienas uguns katlus ar eļļu un ūdeni. Un tagad tikai skatīties, kas uzkarsīs ātrāk. Ja ir termometrs šķidrumiem, to var izmantot, ja nav, var vienkārši ik pa laikam pamēģināt temperatūru ar pirkstu, tikai jāuzmanās, lai neapdedzinātu. Jebkurā gadījumā jūs drīz redzēsiet, ka eļļa uzsilst ievērojami ātrāk nekā ūdens. Un vēl viens jautājums, ko arī var realizēt pieredzes veidā. Kas vārīsies ātrāk - silts ūdens vai auksts? Atkal viss ir skaidrs - pirmais finišēs siltais. Kāpēc visi šie dīvainie jautājumi un eksperimenti? Lai definētu fiziskais daudzums, ko sauc par "siltuma daudzumu".

Siltuma daudzums

Siltuma daudzums ir enerģija, ko organisms zaudē vai iegūst siltuma pārneses laikā. Tas ir skaidrs no nosaukuma. Atdzesējot ķermenis zaudēs noteiktu siltuma daudzumu, un, sildot, tas absorbēs. Un atbildes uz mūsu jautājumiem mums parādīja no kā ir atkarīgs siltuma daudzums? Pirmkārt, jo lielāka ir ķermeņa masa, jo lielāks ir siltuma daudzums, kas jāiztērē, lai tā temperatūru mainītu par vienu grādu. Otrkārt, ķermeņa sildīšanai nepieciešamais siltuma daudzums ir atkarīgs no vielas, no kuras tas sastāv, tas ir, no vielas veida. Un, treškārt, mūsu aprēķiniem svarīga ir arī ķermeņa temperatūras atšķirība pirms un pēc siltuma pārneses. Pamatojoties uz iepriekš minēto, mēs varam nosaka siltuma daudzumu pēc formulas:

kur Q ir siltuma daudzums,
m - ķermeņa svars,
(t_2-t_1) - starpība starp sākotnējo un galīgo ķermeņa temperatūru,
c - vielas īpatnējā siltumietilpība, ir atrodama attiecīgajās tabulās.

Izmantojot šo formulu, jūs varat aprēķināt siltuma daudzumu, kas nepieciešams jebkura ķermeņa uzsildīšanai vai ko šis ķermenis izdalīs, kad tas atdziest.

Siltuma daudzumu mēra džoulos (1 J), tāpat kā jebkuru citu enerģijas veidu. Tomēr šī vērtība tika ieviesta ne tik sen, un cilvēki sāka mērīt siltuma daudzumu daudz agrāk. Un viņi izmantoja mūsu laikos plaši izmantotu mērvienību - kaloriju (1 cal). 1 kalorija ir siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai 1 grama ūdens temperatūru paaugstinātu par 1 grādu pēc Celsija. Vadoties pēc šiem datiem, cienītāji, skaitot kalorijas pārtikā, ko viņi ēd, intereses labad var aprēķināt, cik litrus ūdens var uzvārīt ar enerģiju, ko viņi patērē ar pārtiku dienas laikā.