Количество теплоты и удельная теплоёмкость веществ

1.

Физика
8 класс
Количество теплоты и удельная
теплоёмкость веществ
Расчёт количества теплоты, полученного
телом при нагревании или отданного при
охлаждении.

2.

Цели урока
8.3.2.3 - определять количество теплоты, полученное
или отданное в процессе теплопередачи;
8.3.2.4 - объяснить физический
смысл удельной
2
теплоемкости;
8.3.2.14 – применять уравнение теплового баланса для
решения задач.

3.

Почему
металическая
ложка остушает
чай меньше чем
лед?

4.

Способы теплопередачи
Теплопроводность — перенос энергии происходит за
счёт соударения частиц от более нагретого тела к менее
нагретому при их соприкосновении или от более нагретой
части тела к менее нагретой.
Конвекция — перенос энергии происходит за счёт
перемещения и перемешивания слоёв жидкости или газа
(более нагретые слои поднимаются, менее нагретые
опускаются).
Излучение – перенос энергии происходит за
счёт распространения электромагнитных волн.

5.

Способы теплопередачи

6.

Тепловое равновесие
Тепловое равновесие - состояние, при котором
параметры системы остаются сколь угодно долго
неизменными при отсутствии внешних воздействий на
систему.
Теплопередача
t1
t2
Q
t 1> t 2
Тепловое равновесие
t4
t3
t 3= t 4

7.

Количество теплоты
Часть внутренней энергии, которую тело
получает или отдаёт при теплопередаче,
называют количеством теплоты.
Количество теплоты обозначается Q и
измеряется в джоулях (Дж).

8.

Как измерить количество теплоты?
Можно измерять температуру тела (или
вещества) и изобразить её изменение с
течением времени на графике.

9.

График изменения температуры
Время (с, мин., ч.)
Время (с, мин., ч.)

10.

График изменения температуры
t, °С
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
1
2
3
5
4
6
7
8
9
Время, мин.

11.

Задача
Что произошло?

12.

От чего зависит количество теплоты?

13.

Количество теплоты и вид вещества
Для различных веществ с помощью опытов было определено
количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг
вещества на 1°С. Оказалось, что количество теплоты зависит
от вида вещества.
4200 Дж
920 Дж
800 Дж
500 Дж
Сталь,
1 кг
Бетон,
1 кг
Алюминий, 1
кг
t2 – t1 = 1 °С
Вода,
1 кг

14.

Удельная теплоёмкость вещества
Удельная теплоёмкость вещества – физическая
величина, численно равная количеству теплоты,
поглощённой (или выделенной) 1 кг вещества при его
нагревании (или охлаждении) на 1°С.
Обозначается буквой С = [
]
m = 1 кг
Δt = 1°С
Q = 250 Дж
С = 250
Дж
кг ∙ °С

15.

Удельная теплоёмкость вещества
Чем меньше угол наклона
графика зависимости
температуры от времени, тем
больше удельная теплоёмкость
тела, при условии, что массы
тел одинаковы.
t, °С
1
2
с1 < с2 < с 3
3
Время, мин.

16.

Таблица: Значение удельной
теплоёмкости веществ
Удельная теплоёмкость веществ, Дж/(кг·°С)
Золото
130
Железо
460
Ртуть
140
Сталь
500
Свинец
140
Чугун
540
Олово
230
Кирпич
880
Серебро
250
Алюминий
920
Медь
400
Масло
1700
Цинк
400
Лёд
2100
Латунь
400
Вода
4200

17.

От чего зависит количество теплоты?
От массы
вещества – m
От разницы начальной и
конечной температуры –
(t2 – t1)
От вида
вещества – с

18.

Расчёт количества теплоты
Формула для расчёта количества теплоты, выделяемой
или поглощаемой телом при теплопередаче.
Удельная
теплоёмкость
Конечная
температура
Масса
Начальная
температура
Изменение
температуры

19.

Решение задач
Какое количество теплоты передаст окружающей среде
алюминиевая ложка массой 20 г при охлаждении от 100 °С
до 50 °С?

20.

Решение задач
Какое количество теплоты необходимо передать медному
котелку массой 500 г с водой массой 2 кг, чтобы нагреть в
нём воду от 20 °С до 100 °С?

21.

Решение задач
Какое количество теплоты необходимо передать
свинцовому бруску размерами 20х10х5 см чтобы
нагреть его на 80 °С (плотность свинца 11300
кг/м3)?

22.

Уравнение теплового
баланса
Теплопередача. Тепловое
равновесие

23.

Уравнение теплового баланса
При теплопередаче выполняется закон
сохранения и превращения энергии
При нагревании: Q > 0
При охлаждении: Q < 0
Так как учесть теплопередачу с окружающей средой
практически невозможно, стараются максимально изолировать
тела от окружающей среды с помощью таких устройств как
ТЕРМОС или КАЛОРИМЕТР, чтобы можно было не учитывать
тепловое воздействие окружающей среды.

24.

Уравнение теплового баланса
?
Q 1> 0
Q5
Q 4< 0
Q 2> 0
Q3
>0
между
стенками
вакуум
Внешняя ёмкость
с блестящей
поверхностью
>0
Так как учесть теплопередачу с окружающей средой
практически невозможно, стараются максимально изолировать
тела от окружающей среды с помощью таких устройств как
ТЕРМОС или КАЛОРИМЕТР, чтобы можно было не учитывать
тепловое воздействие окружающей среды.
пористая
пробка
Внутренняя
ёмкость с
блестящей
поверхностью

25.

Уравнение теплового баланса
•В калориметр с водой массой 100 г, имеющей температуру 20°С,
помещают цилиндр массой 300 г, нагретый до температуры 80°С.
Температура воды и цилиндра стала равной 32°С. Определите
удельную теплоемкость цилиндра. Теплоёмкостью калориметра
пренебречь.

26.

Уравнение теплового баланса
Холодную воду, взятую при температуре 10°С, смешали с
2 кг горячей воды, имеющей температуру 90°С.
Температура смеси оказалась равной 60°С. Чему была
равна масса холодной воды? Теплообменом с окружающей
средой пренебречь.

27.

КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ
Баллы
Критерии
1
Правильная формула
1
Ответ верный
1
Меры измерения верно указаны

28.

1. Тело массой 2 кг нагревается с 20°C до 50°C. Сколько теплоты оно
получило, если удельная теплоёмкость вещества 900 Дж/(кг·°C)?
2. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть 500 г воды с
15°C до 100°C? Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°C).
3. Металлический шар массой 1 кг при охлаждении с 80°C до 30°C
отдает окружающей среде 23000 Дж. Найдите удельную теплоёмкость
металла.
4. Для плавления куска льда массой 0.2 кг при 0°C потребовалось 67000
Дж. Определите удельную теплоту плавления льда.
5. Какое количество теплоты выделится при конденсации 100 г
водяного пара при 100°C? Удельная теплота парообразования воды
2,3*106 Дж/кг.

29.

6. В сосуде смешали 200 г воды при 90°C и 300 г воды при 30°C. Какова конечная
температура смеси? Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°C).
7. Кусок железа массой 0.5 кг, нагретый до 100°C, опустили в 1 кг воды при
температуре 20°C. Определите конечную температуру, если теплообмен
происходит только между железом (удельная теплоёмкость 460 Дж/(кг·°C)) и
водой.
8. В сосуде находится 0.4 кг масла при 80°C. В масло бросили 0.2 кг льда при 0°C.
Какова температура смеси после полного таяния льда? Удельная теплоёмкость
масла 2100 Дж/(кг·°C), удельная теплота плавления льда 340,000 Дж/кг.
9. В сосуде смешали 150 г воды при 100°C и 250 г воды со льдом при 0°C.
Определите массу льда, которая растает после установления теплового
равновесия. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°C), удельная теплота
плавления льда 340,000 Дж/кг.
10. В сосуде смешали 0.3 кг меди при 150°C и 0.7 кг воды при 20°C. Определите
конечную температуру смеси. Удельная теплоёмкость меди 400 Дж/(кг·°C), воды
4200 Дж/(кг·°C).

30.

КЛЮЧ ОТВЕТОВ
1. Q = 2*900*(50 - 20) = 54 000 Дж
2. Q = 0.5*4200*(100 - 15) = 178 500 Дж
3. c = 23000/(1*(80-30)) = 460 Дж/(кг·°C)
4. λ =67000/0.2 = 335 000 Дж/кг
5. Q = 0.1*2 300 000 = 230 000 Дж
6. t =(0.2*90 + 0.3*30)/(0.2 + 0.3) = 54°C
7. t =22.9°C
8. t =25°C
9. m=55.3 г
10. t =34.5°C

31.

Почему
металическая
ложка остушает
чай меньше чем
лед?

32.

Рефлексия
Умеем определять количество теплоты, полученное или
отданное в процессе теплопередачи?
Можем объяснить физический
смысл удельной
32
теплоемкости?
Умеем применять уравнение теплового баланса для
решения задач?