Решение задач на тепловые явления

.

Теплопередача осуществляется от более нагретого тела к менее нагретому

• При теплопередаче (теплообмене) внутренняя энергия одних тел уменьшается, а других – увеличивается, без изменения механической энергии тел и без совершения работы.
• При этом уменьшается внутренняя энергия тела-нагревателя, а внутренняя энергия нагреваемого тела увеличивается .

​

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

Сколько энергии передается?

• Для того, чтобы ответить на этот вопрос вводится понятие
• количество теплоты

Сколько энергии?

Удельная теплоемкость

• Скорость нагревания вещества характеризует физическая величина – удельная теплоемкость.
• Физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы его температура изменилась на 1 °С, называется удельной теплоемкостью вещества.

​

​

1 кг

На 1⁰С

Удельная теплоемкость вещества показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия вещества массой 1 кг при изменении его температуры на 1 ⁰ С

Удельная теплоемкость

• Удельная теплоемкость вещества обозначается буквой с ;
• измеряется в Дж/кг·С.
• Удельную теплоемкость данного вещества можно приближенно считать постоянной величиной.
• У разных веществ удельная теплоемкость имеет разные значения.
• Удельная теплоемкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях, различна (например: вода и лёд).

​

1 кг

На 1⁰С

Количество теплоты

• Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называют количеством теплоты.
• Количество теплоты обозначают буквой Q.
• Как и всякий другой вид энергии, количество теплоты измеряют в джоулях (Дж)
• 1 кДж = 1000 Дж;

Ранее количество теплоты измерялось в калориях (кал) или килокалориях (ккал).

1 ккал = 1000 кал.

1 кал =4,19 Дж.

Количество теплоты

• необходимое для нагревание тела
• Q = C·m·(t₂ – t₁)
• или выделяемое телом при охлаждении:
• Q = C·m·(t₁ – t₂)

​

Q = C·m·(t₂ – t₁)

Откуда

получает тепло нагревающееся вещество?

Q

ТОПЛИВО

Плавление - переход вещества из твердого состояния в жидкое

Внутренняя энергия жидкости

больше, чем

у твёрдого тела

Тело

принимает энергию

плавление

нагревание

Поглощение Q

1. При нагревании увеличивается температура тела.

2. Скорость колебания частиц возрастает.

3. Увеличивается внутренняя энергия тела.

4. Когда тело нагревается до температуры плавления, кристаллическая решетка начинает разрушаться.

5. Энергия нагревателя идет на разрушение решетки кристалла.

Температуру, при которой вещество плавится, называют температурой плавления вещества.

Каждое вещество имеет собственную температуру плавления (стр.32).

нагревание

плавление

нагревание

Физическая величина, показывающая какое количество теплоты

необходимо для превращения 1 кг кристаллического вещества,

взятого при температуре плавления, в жидкость той же температуры, называется удельной теплотой плавления

(стр.37)

Поглощение Q

​

​

​

​

​

Обозначается:

λ («ламбда»)

Единица измерения:

Кристаллизация - переход вещества из жидкого состояния в твердое

Жидкость

отдает энергию

Внутренняя энергия кристалла

меньше, чем

жидкости

отвердевание

охлаждение

Выделение Q

t плавления = t отвердевания

1. При охлаждении уменьшается температура жидкости.

2. Скорость движения частиц уменьшается.

3. Уменьшается внутренняя энергия жидкости.

4. Когда тело охлаждается до температуры плавления, кристаллическая решетка начинает восстанавливаться.

Количество теплоты, выделяющееся при отвердевании (кристаллизации), равно количеству теплоты, поглощённому при плавлении.

Температуру, при которой вещество отвердевает, называют температурой отвердевания.

охлаждение

плавление

нагревание

отвердевание

охлаждение

Поглощение Q

Выделение Q

t плавления = t отвердевания

График

плавления и кристаллизации

А

B

C

D

E

F

G

Количество теплоты, �необходимое для парообразования и выделяющееся при конденсации

• Конденсируясь, пар отдает то количество энергии, которое пошло на его образование

Пар (газ)

КОНДЕНСАЦИЯ

Жидкость

Жидкость

КИПЕНИЕ

Пар (газ)

Q = L·m

Q

Q

L – удельная теплота парообразования

m – масса вещества

Удельная теплота парообразования

• Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость массой 1 кг в пар без изменения температуры, называется удельной теплотой парообразования.
• Единица удельной теплоты парообразования в системе СИ:
• [ L ] = 1 Дж/ кг

С ростом давления удельная теплота парообразования уменьшается и наоборот.

• При нагревании увеличивается температура жидкости.
• Скорость движения частиц возрастает.
• Увеличивается внутренняя энергия жидкости.
• Когда жидкость нагревается до температуры кипения, энергия молекул становится достаточной для того, чтобы преодолеть молекулярное притяжение.
• Температура не изменяется до тех пор, пока вся жидкость не выкипит.

кипение

нагревание

конденсация

охлаждение

Поглощение Q

Выделение Q

t кипения = t конденсации

График кипения и конденсации

А

B

C

D

E

F

G

нагревание

охлаждение

Количество теплоты,

Количество теплоты, необходимое для плавления (выделившаяся при кристаллизации) тела

Количество теплоты, необходимое для нагревания (выделившаяся при остывании) тела

• переносимое от одной системы к другой может также приводить к изменению агрегатного состояния вещества, из которого состоит тело.

Количество теплоты, необходимое для парообразования (выделившаяся при конденсации) тела

Нагревание

Остывание

Плавление

Кристаллизация

Испарение

Конденсация

Рассмотрим задачи:�

ГИА-2008-7. Удельная теплоемкость меди равна 380 Дж / кг °С. Как изменилась внутренняя энергия 1 кг меди при ее нагревании на 1°С?

• 1. Увеличилась на 380 Дж / кг °С.
• 2. Уменьшилась на 380 Дж/кг °С.
• 3. Не изменилась.
• 4. Может увеличиться или уменьшиться.

ГИА-2008-7. Удельная теплоемкость меди равна 380 Дж/(кг⋅°С). Это означает, что

• 1) при температуре 0°С 1 кг меди выделяет 380 Дж энергии.
• 2) при плавлении куска меди в 1 кг потребляется 380 Дж энергии.
• 3) для нагревания 1 кг меди на 1°С необходимо 380 Дж энергии.
• 4) для нагревания 1 кг меди на 380°С затрачивается 1 Дж энергии.

ГИА-2010-8. На рисунке изображены графики зависимости изменения температуры от времени для трех первоначально твердых тел одинаковой массы при одинаковых условиях нагревания. У какого из этих тел наибольшая удельная�теплоемкость в твердом состоянии?

1)1

2)2

3)3

4) удельная теплоемкость в твердом состоянии у всех трех одинакова

2010 г. (ГИА-9). 8. На одинаковых спиртовках нагревают одинаковые массы воды, спирта, льда и меди. Какой из графиков соответствует нагреванию воды?

• 1) 1
• 2) 2
• 3) 3
• 4) 4

ГИА-2008-22. Какая энергия требуется для плавления 1 кг льда, взятого при температуре плавления?

• Ответ: ___________________ кДж

Q = λ m

330

(ГИА 2009 г.) 21. На рисунке представлен график зависимости температуры от полученного количества теплоты в процессе нагревания металлического цилиндра массой 100 г. Определите удельную теплоемкость металла.

Ответ: __________(Дж/кг·°С)

380

ГИА-2009-21. По заданному графику зависимости температуры от времени нагревания куска олова массой 2 кг определите количество теплоты,�которое потребуется для нагревания твердого олова до температуры плавления.

• 92

Ответ: ________(кДж)

ГИА-2009-21. На рисунке приведен график зависимости температуры тела от подводимого количества теплоты. Масса тела 2 кг. Какова удельная теплоемкость этого тела?

• 375

Ответ: ____________(ДЖ/кг∙⁰С)

(ЕГЭ 2003 г., КИМ) А11. При охлаждении твердого тела массой m температура тела понизилась на ΔT. По какой из приводимых ниже формул следует рассчитывать количество отданной телом теплоты Q? с – удельная теплоемкость вещества.

ГИА-2010-26. В комнате на столе лежат пластмассовый и металлический шарики�одинакового объема.�Какой из шариков на ощупь кажется холоднее? Ответ поясните.

• 1. Металлический шарик на ощупь кажется холоднее.
• 2.Теплопроводность металлического шарика больше теплопроводности пластмассового. Теплоотвод от пальца к металлическому шарику происходит интенсивнее, это создает ощущение холода.

(ЕГЭ 2003 г., КИМ) А13. �Температура кипения воды зависит от

1. мощности нагревателя
2. вещества сосуда, в котором нагревается вода
3. атмосферного давления
4. начальной температуры воды

ГИА-2009-25. В электрический чайник было налито 0,99 кг воды. При напряжении 220 В и силе тока в цепи нагревателя 5 А вся вода выкипела через 2256 с после закипания. Определите удельную теплоту парообразования воды, если КПД нагревателя при передаче энергии воде равен 0,9.�Ответ запишите числом (в кДж/кг).

2256