Ja objekti ar atšķirīgu temperatūru nonāk saskarē viens ar otru, siltums dabiski pārvietojas no objekta ar augstāku temperatūru uz objektu ar zemāku temperatūru. Siltuma pārnešana apstājas, kad abi objekti sasniedz termisko līdzsvaru . Var teikt, ka siltuma pārnešana izraisa izmaiņas saskarē esošo objektu temperatūrā . Pamatojoties uz šo īso skaidrojumu, tiek secināts, ka siltums (Q) ir saistīts ar objektu un tā temperatūras izmaiņām (delta T). Katram objektam ir masa (m), un arī objekta tips ir atšķirīgs.
Šajā rakstā sniegtā siltuma formulas atvasināšana tiek veikta ar spriešanas palīdzību. Jūs varat pierādīt šīs spriešanas pamatotību, balstoties uz savu ikdienas pieredzi vai veicot eksperimentu.
Siltuma (Q) un temperatūras izmaiņu (delta T) savstarpējā saistība
Ir divi trauki, kas piepildīti ar vienādas masas ūdeni. Ūdens tiek sildīts, izmantojot divus dažādus degļus. Viena degļa liesma ir zemāka, bet otra degļa liesma ir augstāka. Ja abus silda desmit minūtes, kurš trauks ir karstāks? Ja kādreiz esat sildījis ūdeni, jūs piekritīsiet, ka ūdens, kas tiek sildīts, izmantojot plīti ar augstāko liesmu, ir karstāks (ūdens galīgā temperatūra ir augstāka jeb temperatūras izmaiņas ir lielākas).
Liesma attēlo siltuma daudzumu (Q). Mazai liesmai ir maz siltuma, lielai liesmai – vairāk siltuma. Ja siltuma ir maz, temperatūras izmaiņas ir mazas. Ja siltuma ir daudz, temperatūras izmaiņas ir lielas. Jo vairāk siltuma, jo lielākas temperatūras izmaiņas. Var secināt, ka siltuma daudzums (Q) ir proporcionāls objekta temperatūras izmaiņām.
Attiecības starp objekta siltums (Q) un masa (m)
Ir divi trauki, kas piepildīti ar ūdeni ar dažādu masu; vienā traukā ir vairāk ūdens, otrā – mazāk ūdens. Ūdens tiek sildīts, izmantojot divas plītis ar vienādu liesmu. Ja abus traukus karsē desmit minūtes, kurš ūdens traukā ir karstāks? Ja esat kādreiz sildījis ūdeni, tad jūs piekritīsiet, ka ūdens ar mazāku ūdens daudzumu ir karstāks (ūdens galīgā temperatūra ir augstāka jeb temperatūras izmaiņas ir lielākas). Lai ūdens ar mazāku ūdens daudzumu piedzīvotu tādu pašu temperatūras izmaiņu kā ūdens ar mazāku ūdens daudzumu, liesma, kas silda vairāk ūdens, ir jāpalielina.
Ūdens daudzums attēlo ūdens masu (m). Liesmas izmērs attēlo siltuma daudzumu. Var secināt, ka siltuma daudzums (Q) ir proporcionāls objekta temperatūras izmaiņām. Jo vairāk ūdens, jo vairāk siltuma ir nepieciešams, lai paaugstinātu ūdens temperatūru.
Siltuma (Q) un objekta veida ( c ) savstarpējā saistība
Ja vienlaikus ar vienu un to pašu liesmu karsē vienāda izmēra dzelzs stieni un stikla stieni, kurš uzkarsēs ātrāk – gludeklis vai stikls? Protams, gludeklis uzkarsēs ātrāk. Var secināt, ka siltums, kas nepieciešams, lai paaugstinātu objekta temperatūru, ir proporcionāls objekta veidam.
Trīs iepriekš minētie salīdzinājumi ir apvienoti vienādojumā:
Šī ir formula jeb siltuma vienādojums.
Informācija: Q = siltums (džoulos), m = objekta masa (kg), c = objekta īpatnējais siltums (J/kg Co), delta T = temperatūras izmaiņas (Co vai K)
1. Piecus kilogramus ledus -22 ° C temperatūrā karsē, līdz viss ledus izkūst 0 ° C temperatūrā. Ja ledus latentais siltums ir 333 kJ/kg un ledus īpatnējais siltums ir 2100 J/kg C0 , tad nepieciešamais siltuma daudzums ir...
A. 1496 kJ
B. 1596 kJ
Aptuveni 1696 kJ
D. 1796 kJ
E. 1896 kJ
Diskusija
Ir zināms:
Ledus masa (m3) = 5 kg
Sākotnējā temperatūra (T) = -22 ° C
Ledus latentais siltums (L) = 333 kJ/kg = 333 000 J/kg
Ledus īpatnējais siltums (c) = 2100 J/kg C₂O
Jautājums: Nepieciešamais siltuma daudzums (Q)
Džavabs:
1. process: ledus temperatūras paaugstināšana no -22 ° C līdz 0 ° C
Q = mc ΔT = (5)(2100)(22) = 231 000 džouli
2. process: izkausējiet visu ledu ūdenī
Q = m, L = (5)(333 000) = 1 665 000 J
Kopējais siltums = 231 000 J + 1 665 000 J = 1 896 000 J = 1 896 kJ
Pareizā atbilde ir E.
Jautājuma avots:
SBMPTN fizikas jautājumi
