Se oggetti con temperature diverse entrano in contatto tra loro, il calore si trasferisce naturalmente dall'oggetto con la temperatura più alta a quello con la temperatura più bassa. Il trasferimento di calore si arresta quando i due oggetti raggiungono l'equilibrio termico . Si può affermare che il trasferimento di calore provoca una variazione di temperatura tra gli oggetti a contatto. Sulla base di questa breve spiegazione, si conclude che il calore (Q) è correlato a un oggetto e alla variazione di temperatura (delta T) di tale oggetto. Ogni oggetto ha una massa (m) e anche il tipo di oggetto è diverso.
La derivazione della formula del calore presentata in questo articolo avviene tramite ragionamento. È possibile verificare la validità di tale ragionamento basandosi sulle proprie esperienze quotidiane o conducendo un esperimento.
La relazione tra calore (Q) e variazione di temperatura (delta T)
Ci sono due recipienti pieni d'acqua con la stessa massa. L'acqua viene riscaldata utilizzando due fornelli diversi. La fiamma di un fornello è più bassa, mentre quella dell'altro è più alta. Se entrambi vengono riscaldati per dieci minuti, quale recipiente è più caldo? Se avete mai riscaldato dell'acqua, concorderete sul fatto che l'acqua riscaldata utilizzando il fornello con la fiamma più alta è più calda (la temperatura finale dell'acqua è più alta o la variazione di temperatura è maggiore).
La fiamma rappresenta la quantità di calore (Q). Una piccola fiamma ha poco calore, una fiamma grande ne ha di più. Quando c'è poco calore, la variazione di temperatura è piccola. Quando c'è molto calore, la variazione di temperatura è grande. Maggiore è il calore, maggiore è la variazione di temperatura. Si può concludere che la quantità di calore (Q) è proporzionale alla variazione di temperatura dell'oggetto.
Relazione tra calore (Q) e massa dell'oggetto (m)
Ci sono due recipienti pieni d'acqua con masse diverse: uno contiene più acqua, l'altro meno. L'acqua viene riscaldata utilizzando due fornelli con la stessa fiamma. Se entrambi i recipienti vengono riscaldati per dieci minuti, quale acqua nel recipiente è più calda? Se avete mai riscaldato dell'acqua, concorderete sul fatto che l'acqua nel recipiente con meno acqua è più calda (la temperatura finale dell'acqua è maggiore o la variazione di temperatura è maggiore). Affinché l'acqua con più acqua subisca la stessa variazione di temperatura dell'acqua con meno acqua, la fiamma che riscalda l'acqua con più acqua deve essere più grande.
La quantità d'acqua rappresenta la massa dell'acqua (m). La dimensione della fiamma rappresenta la quantità di calore. Si può concludere che la quantità di calore (Q) è proporzionale alla variazione di temperatura dell'oggetto. Maggiore è la quantità d'acqua, maggiore è il calore necessario per aumentarne la temperatura.
La relazione tra il calore (Q) e il tipo di oggetto ( c )
Se si riscaldano contemporaneamente una barra di ferro e una di vetro delle stesse dimensioni utilizzando la stessa fiamma, quale delle due si riscalderà più velocemente, il ferro o il vetro? Ovviamente, il ferro si riscalderà più velocemente. Si può quindi concludere che il calore necessario per aumentare la temperatura di un oggetto è proporzionale al tipo di oggetto.
I tre confronti di cui sopra vengono combinati in un'equazione:
Questa è la formula o equazione del calore.
Informazioni: Q = calore (Joule), m = massa dell'oggetto (kg), c = calore specifico dell'oggetto (J/kg °C)o), delta T = variazione di temperatura (Co o K)
1. Cinque chilogrammi di ghiaccio a una temperatura di -22 ° C vengono riscaldati fino a quando tutto il ghiaccio si scioglie a una temperatura di 0 ° C. Se il calore latente del ghiaccio è 333 kJ/kg e il calore specifico del ghiaccio è 2100 J/kg °C , allora la quantità di calore necessaria è...
A. 1496 kJ
B. 1596 kJ
Circa 1696 kJ
D. 1796 kJ
E. 1896 kJ
Discussione
E 'noto:
Massa del ghiaccio (m) = 5 kg
Temperatura iniziale (T) = -22 ° C
Calore latente del ghiaccio (L) = 333 kJ/kg = 333.000 J/kg
Calore specifico del ghiaccio (c) = 2100 J/kg ° C
Domanda: La quantità di calore necessaria (Q)
Jawab:
Procedura 1: aumentare la temperatura del ghiaccio da -22 ° C a 0 ° C
Q = mc ΔT = (5)(2100)(22) = 231.000 Joule
Procedimento 2: sciogliere tutto il ghiaccio in acqua
Q = m L = (5)(333.000) = 1.665.000 J
Calore totale = 231.000 J + 1.665.000 J = 1.896.000 J = 1.896 kJ
La risposta corretta è E.
Fonte della domanda:
Domande di fisica SBMPTN
