Тема урока: "Количество теплоты. Единицы количества теплоты. Удельная теплоемкость. Расчет количества теплоты". Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо

Обучающая цель: Ввести понятия количества теплоты и удельной теплоемкости.

Развивающая цель: Воспитывать внимательность; учить думать, делать выводы.

1. Актуализация темы

2. Объяснение нового материала. 50 мин.

Вам уже известно, что внутренняя энергия тела может изменяться как путем совершения работы, так и путем теплопередачи (без совершения работы).

Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называют количеством теплоты. (запись в тетрадь)

Значит и единицы измерения количества теплоты тоже Джоули (Дж) .

Проводим опыт: два стакана в одном 300 г. воды, а в другом 150 г. и железный цилиндр массой 150 г. Оба стакана ставятся на одну и ту же плитку. Через некоторое время термометры покажут, что вода в сосуде, в котором находится тело, нагревается быстрее.

Это означает, что для нагревания 150 г. железо требуется меньше количество теплоты, чем для нагревания 150 г. воды.

Количество теплоты, переданное телу, зависит от рода вещества, из которого изготовлено тело. (запись в тетрадь)

Предлагаем вопрос: одинаковое ли количество теплоты требуется для нагревания до одной и той же температуры тел равной массы, но состоящих из разных веществ?

Проводим опыт с прибором Тиндаля по определению удельной теплоемкости.

Делаем вывод: тела из разных веществ, но одинаковой массы, отдают при охлаждении и требуют при нагревании на одно и то же число градусов разное количество теплоты.

Делаем выводы:

1. Для нагревания до одной и той же температуры тел равной массы, состоящих из разных веществ, требуется различное количество теплоты.

2.Тела равной массы, состоящие из разных веществ и нагретые до одинаковой температуры. При охлаждении на одно и тоже число градусов отдают различное количество теплоты.

Делаем заключение, что количество теплоты, необходимое для нагревания на один градус единицы масс разных веществ, будет различным.

Даем определение удельной теплоемкости.

Физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы его температура изменилась на 1 градус, называется удельной теплоемкостью вещества.

Вводим единицу измерения удельной теплоемкости: 1Дж/кг*градус.

Физический смысл термина: удельная теплоемкость показывает, на какую величину изменяется внутренняя энергия 1г (кг.) вещества при нагревании или охлаждении его на 1 градус.

Рассматриваем таблицу удельных теплоемкостей некоторых веществ.

Решаем задачу аналитическим путем

Какое количество теплоты требуется, чтобы нагреть стакан воды (200 г.) от 20 0 до 70 0 С.

Для нагревания 1 г. на 1 г. Требуется - 4,2 Дж.

А для нагревания 200 г. на 1 г. потребуется в 200 больше - 200*4,2 Дж.

А для нагревания 200 г. на (70 0 -20 0) потребуется еще в (70-20) больше - 200 * (70-20) *4,2 Дж

Подставляя данные, получим Q = 200 * 50*4,2 Дж = 42000 Дж.

Запишем полученную формулу через соответствующие величины

4. От чего зависит количество теплоты, полученное телом при нагревании?

Обращаем внимании, что количество теплоты, необходимое для нагревания какого либо тела, пропорционально массе тела и изменению его температуры.,

Имеются два цилиндра одинаковой массы: железный и латунный. Одинаковое ли количество теплоты необходимо, чтобы нагреть их на одно и то же число градусов? Почему?

Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть 250 г. воды от 20 о до 60 0 С.

Какая связь между калорией и джоулем?

Калория – это количество теплоты, которое необходимо для нагревания 1 г воды на 1 градус.

1 кал = 4.19=4.2 Дж

1ккал=1000кал

1ккал=4190Дж=4200Дж

3. Решение задач. 28 мин.

Если прогретые в кипящей воде цилиндры из свинца, олова и стали массой 1 кг поставить на лед, то они охладятся, и часть льда под ними растает. Как изменится внутренняя энергия цилиндров? Под каким из цилиндров растает больше льда, под каким – меньше?

Нагретый камень массой 5 кг. Охлаждаясь в воде на 1 градус, передает ей 2,1 кДж энергии. Чему равна удельная теплоемкость камня

При закалке зубила его сначала нагрели до 650 0 , потом опустили в масло, где оно стыло до 50 0 С. Какое при этом выделилось количество теплоты, если его масса 500 гр.

Какое количество теплоты пошло на нагревание от 20 0 до 1220 0 С. стальной заготовки для коленчатого вала компрессора массой 35 кг.

Самостоятельная работа

Какой вид теплопередачи?

Учащиеся заполняют таблицу.

1. Воздух в комнате нагревается через стены.
2. Через открытое окно, в которое входит теплый воздух.
3. Через стекло, которое пропускает лучи солнца.
4. Земля нагревается лучами солнца.
5. Жидкость нагревается на плите.
6. Стальная ложка нагревается от чая.
7. Воздух нагревается от свечи.
8. Газ двигается около тепловыделяющих деталей машины.
9. Нагревание ствола пулемета.
10. Кипение молока.

5. Домашнее задание: Перышкин А.В. “Физика 8” § §7, 8; сборник задач 7-8 Лукашик В.И. №№778-780, 792,793 2 мин.

1. Расчёт количества теплоты при нагревании, плавлении, парообразовании

и сжигание топлива.

2. Электромагнитная природа света, скорость света.

3. Задача на расчёт кинетической и потенциальной энергии.

Ответы:

1. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ

Для подсчета количества теплоты необходимо знать удельную теплоемкость вещества, из которого сделано тело, его массу и разность между его начальной и конечной температурами. Предположим, что необходимо рассчитать количество теплоты, которое получает серебряная ложка массой 0,1 кг при нагревании от 20 °С до 60 °С. Для этого найдем в таблице удельную теплоемкость серебра

Это означает, что 1 кг серебра при нагревании на 1°С получает количество теплоты, равное 250 Дж. Соответственно 0,1 кг серебра при нагревании на 1 °С получает 25 Дж, а 0,1 кг серебра при нагревании на 40 °С- 25Дж-40°С= 1000 Дж, или 1 кДж.

Таким образом, для того чтобы найти количество теплоты, полученное телом при нагревании, нужно удельную теплоемкость вещества умножить на массу тела и на разность между конечной и начальной температурами.

Формула для расчета количества теплоты имеет следующий вид:

Где Q - количество теплоты, с - удельная теплоемкость вещества,

т - масса тела, t2 - конечная температура, tx - начальная температура.

По этой же формуле рассчитывается количество теплоты, отданное телом при охлаждении. В этом случае конечная температура тела меньше, чем начальная.

Разность температур и соответственно количество теплоты будут отрицательными. Знак «минус» перед Q означает, что внутренняя энергия тела уменьшается.

Энергия топлива

Хорошо известно, что для нагревания воды, приготовления пищи используют внутреннюю энергию топлива. Существуют различные виды топлива: уголь, торф, дрова, природный газ и др. При сгорании топлива выделяется энергия. Происходит это потому, что энергия топлива и кислорода, содержащегося в воздухе, больше, чем энергия образовавшегося из них углекислого газа.

Часто бывает необходимо рассчитать, какое количество теплоты выделяется при сгорании топлива. Это требуется, например, при проектировании двигателей для автомобилей, тепловозов, самолетов. Для этого нужно знать количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы массы различных видов топлива. Эта величина определяется опытным путем.

Удельной теплотой сгорания топлива называют физическую величину, равную количеству теплоты, которая выделяется при полном сгорании

1 кг топлива.

Удельную теплоту сгорания топлива обозначают буквой q и измеряют в

Удельная теплота сгорания природного газа равна

Это означает, что при полном сгорании 1 кг природного газа выделяется

4,4 10 энергии. При полном сгорании 5 кг природного газа выделяется

энергии в 5 раз больше, т. е. 22 10 Дж.

Таким образом, чтобы вычислить количество теплоты Q, выделившейся при полном сгорании топлива массой т, нужно удельную теплоту сгорания топлива q умножить на массу сгоревшего топлива т:

Плавление

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы превратить при температуре плавления кристаллическое вещество массой 1 кг в жидкость, называется удельной теплотой плавления .

Удельная теплота плавления обозначается буквой.Единица удельной теплоты плавления Удельная теплота плавления стали

Это означает, что для превращения 1 кг стали из твердого состояния в жидкое при температуре плавления (1500 °С) необходимо затратить

0,84 10 Дж энергии.

Для того чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для плавления кристаллического вещества массой т при температуре плавления, нужно удельную теплоту плавления. умножить на массу вещества:

При кристаллизации энергия, наоборот, выделяется и передается окружающим телам. При отвердевании вещества выделяется такое же количество теплоты, которое поглощается при его плавлении:

Минус указывает на то, что внутренняя энергия тела уменьшается.

ИСПАРЕНИЕ

Парообразование - процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное.

Различают два способа парообразования: испарение и кипение .

Испарение - процесс парообразования, происходящий с поверхности жидкости при любой температуре.

Кипение – процесс парообразования, происходящий во всём объёме жидкости при определённой температуре.

Удельной теплотой парообразования называют физическую величину, показывающую, какое количество теплоты необходимо, чтобы превратить жидкость массой 1 кг в пар без изменения температуры (чаще при температуре кипения).

Удельную теплоту парообразования обозначают буквой L и измеряют в

Удельная теплота парообразования эфира Это означает, что для превращения 1 кг эфира в пар при температуре кипения необходимо затратить 0,4 10 Дж энергии. Внутренняя энергия 1 кг эфира увеличится при этом на такую же величину. Чтобы вычислить количество теплоты Q , необходимое для превращения в пар жидкости массой т, взятой при температуре кипения, нужно удельную теплоту парообразования L умножить на массу жидкости т: При конденсации пара выделяется такое же количество теплоты, которое поглощается при парообразовании:

Знак минус в формуле для количества теплоты указывает на то, что внутренняя энергия в этом процессе уменьшается.

2. Электромагнитная природа света

Под светом в настоящее время понимают электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Длина воли воспринимаемого электромагнитного излучения лежит в интервале от 0,38 до 0,76 мкм. В физике часто называют светом и невидимые электромагнитные волны, лежащие за пределами этого интервала: от 0,0! до 340 мкм.

Это связано с тем, что физические свойства этих электромагнитных волн близки к свойствам световых волн. В 1873 г. Дж. Максвелл сформулировал уравнения, устанавливающие в любой точке пространства и в любой момент времени связь между значениями напряженности электрического Е и индукцией магнитного В полей, плотностей электрических токов j и зарядов. Из теории Максвелла вытекало, что изменения электрического и магнитного полей взаимосвязаны. На основе этой теории было сформулировано важнейшее понятие в физике - электромагнитное поле. В уравнения Максвелла вошла скорость, с которой должны распространяться в пространстве изменяющиеся электрическое и магнитное поля, т. е. электромагнитная волна. Эта скорость равна скорости света. Вот что об этом сказал сам Максвелл: «Едва ли мы можем избежать заключения, что свет - это поперечное волнообразное движение той же самой природы, которая вызывает электрические и магнитные явления». Итак, на основании своих теоретических исследований Максвелл сделал вывод: свет имеет электромагнитную природу . Экспериментальное подтверждение электромагнитной теории света было получено в опытах Герца, показавшего, что электромагнитные волны, подобно свету на границе раздела двух сред, испытывают отражение и преломление. Помимо этого, тождественность природы световых и электромагнитных волн подтверждалась одинаковой скоростью их распространения.

Из уравнений Максвелла для электромагнитного поля, определяющих связь между Е и В , получена формула (17.1), связывающая, скорость

распространения света и электромагнитных волн в веществе с его электрическими и магнитными свойствами. Амплитуды гармонических колебаний частоты v (частота волны), совершаемых векторами Е и В распространяющейся электромагнитной плоской монохроматической волны, описываются выражениями

«Поверхностное натяжение» - Диаметр шейки пипетки 1,2*10-3м. Ответ рисунок№4. Монета, лежащая на воде в силу поверхностного натяжения. Подъем смачивающей жидкости в капилляре. Тензиометр. Поверхностное натяжение. Выводы. В общем случае прибор для измерения поверхностного натяжения называется. Коэффициент поверхностного натяжения зависит от температуры.T ?? ? IV.

«Кипение жидкости» - На Марсе мы пили бы «кипяток» при 450С. На глубине 300 м вода закипит при 1010С. «Горшки легко закипают через край – к ненастью!». Форма пузырьков на дне определяется смачиваемостью дна сосуда. При 14 атмосферах вода закипает при 2000С. Кипение жидкости. Что же происходит внутри жидкости при кипении?

«Жидкость» - Следствие: в месте сужения трубы скорость потока возрастает. Закон Гука. Выберем в жидкости бесконечно малый объем dx, dy, dz – длины ребер. В результате в теле возникают внутренние силы, т.е. тело переходит в напряженное состояние. Рассмотрим какую-либо трубку тока. Подставим в уравнение равновесия:

«Кипение физика» - Занимательные вопросы. Температура, при которой жидкость кипит, называют температурой кипения. для поддержания кипения требуется тепло (Q). Презентация по физике, по теме «КИПЕНИЕ». №1 В сосуде с одинаковой площадью дна налили равное количество воды. Авторы: Пылайкина Н., Каляганова А., Миронова Д., Звягинцева Н., Петрова С.

«Жидкость и пар» - 10. 5. Такие вещества при нагревании при атмосферном давлении плавятся. Такую систему называют двухфазной. Область I – твердое тело, область II – жидкость, область III – газообразное вещество. Фазовая диаграмма. Насыщенный пар.

«Насыщенный пар» - Больницы, поликлиники, аптеки. Задача ЕГЭ. Производство тканей, конфет, и др. ?н. 2. Стрелка, соединённая с натянутым волосом, показывает относительную влажность воздуха. Значение влажности воздуха. 14. Библиотеки, музеи. Насыщенный пар. В атмосферном воздухе всегда находится определённое количество водяных паров.

Всего в теме 9 презентаций

«Ферромагнитная жидкость» - Томск 2011. Эксперименты с ферромагнитной жидкостью. Видео. Применение: машиностроение. Применение: преобразование энергии колебательного движения в электрическую. Ферромагнитная жидкость – «умная» жидкость. Автор техники «Ферромагнитная скульптура». Применение: магнитная сепарация руд. МАОУ Сибирский лицей.

«Массовая доля вещества» - Обозначается w. Рассчитывается в долях или процентах. Плотность любого вещества рассчитывается по формуле? = m/V, измеряется обычно в г/мл или в г/л. Относительная плотность рассчитывается в относительных единицах.). Молярная концентрация: с (в-ва) = n(в-ва) / Vсистемы в моль/л. Молярный объем – объем одного моля вещества.

«Идеальный газ» - Назовите макропараметры, характеризующие газ? Почему? 5. Чему равна универсальная газовая постоянная? Уравнение состояния идеального газа. Окончил Политехническую школу в Париже (1818). В 1820–30 работал в Петербурге в институте инженеров путей сообщения. Клапейрон Бенуа Поль Эмиль. «Посев научный взойдет для жатвы народной!» (Дмитрий Иванович Менделеев).

«Состояние вещества» - Какие металлы можно расплавить в медном сосуде? Температура газовой горелки 5000 С.Посудой из каких металлов можно пользоваться? Плавление - переход вещества из твердого состояния в жидкое. Сублимация - переход вещества из твердого состояния в газообразное. Кристаллизация - переход вещества из жидкого состояния в твердое.

«Кристаллические и аморфные тела» - Свойства кристаллических и аморфных тел. Кристаллическая решетка. ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛОВ. Упорядоченное внутреннее строение. Сохранение формы и объема. ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ ТЕЛ. ИЗУЧЕНИЕ КОЛЛЕКЦИИ МИНЕРАЛОВ И ГОРНЫХ ПОРОД. Кристаллы имеют температуру плавления, аморфные тела – интервал температур (текучесть).

«Дисперсные системы» - Дисперсия =. Суспензии. Пыль в воздухе, дым, смог, пыльные и песчаные бури. Дисперсные. Туман, попутный газ с капельками нефти, аэрозоли. Дисперсные системы. Твёрдое вещество. Коллоидные системы. Нажмите любую клавишу. Шипучие напитки, пены. Всегда гомогенная смесь (воздух, природный газ). Аэрозоли.

Всего в теме 25 презентаций