Jeśli obiekty o różnych temperaturach zetkną się ze sobą, ciepło naturalnie przemieszcza się od obiektu o wyższej temperaturze do obiektu o niższej temperaturze. Przenoszenie ciepła ustaje, gdy oba obiekty osiągną równowagę termiczną . Można powiedzieć, że przenoszenie ciepła powoduje zmianę temperatury obiektów w kontakcie. Na podstawie tego krótkiego wyjaśnienia można stwierdzić, że ciepło (Q) jest związane z obiektem i zmianą temperatury (delta T) tego obiektu. Każdy obiekt ma masę (m), a jego rodzaj również się różni.
Wyprowadzenie wzoru na ciepło w tym artykule odbywa się poprzez rozumowanie. Możesz udowodnić słuszność tego rozumowania, opierając się na swoich codziennych doświadczeniach lub przeprowadzając eksperyment.
Związek między ciepłem (Q) a zmianą temperatury (delta T)
Dwa naczynia wypełnione są wodą o tej samej masie. Woda jest podgrzewana za pomocą dwóch różnych palników. Płomień na jednym palniku jest niższy, a na drugim wyższy. Jeśli oba są podgrzewane przez dziesięć minut, który z nich jest cieplejszy? Jeśli kiedykolwiek podgrzewałeś wodę, zgodzisz się, że woda podgrzana na kuchence z wyższym płomieniem jest cieplejsza (temperatura końcowa wody jest wyższa lub zmiana temperatury jest większa).
Płomień reprezentuje ilość ciepła (Q). Mały płomień generuje niewiele ciepła, duży płomień generuje więcej ciepła. Przy małej ilości ciepła zmiana temperatury jest niewielka. Przy dużej ilości ciepła zmiana temperatury jest duża. Im więcej ciepła, tym większa zmiana temperatury. Można zatem wnioskować, że ilość ciepła (Q) jest proporcjonalna do zmiany temperatury obiektu.
Związek między ciepło (Q) i masa obiektu (m)
Dwa pojemniki wypełnione są wodą o różnych masach. Jeden pojemnik jest wypełniony większą ilością wody, a drugi mniejszą. Woda jest podgrzewana za pomocą dwóch kuchenek z tym samym płomieniem. Jeśli oba są podgrzewane przez dziesięć minut, która woda w pojemniku jest cieplejsza? Jeśli kiedykolwiek podgrzewałeś wodę, zgodzisz się, że woda w mniejszej ilości wody jest cieplejsza (temperatura końcowa wody jest wyższa lub zmiana temperatury jest większa). Aby więcej wody doświadczyło takiej samej zmiany temperatury jak mniej wody, płomień, który podgrzewa więcej wody, musi być większy.
Ilość wody reprezentuje masę wody (m). Rozmiar płomienia reprezentuje ilość ciepła. Można wnioskować, że ilość ciepła (Q) jest proporcjonalna do zmiany temperatury obiektu. Im więcej wody, tym więcej ciepła potrzeba do podniesienia jej temperatury.
Związek między ciepłem (Q) a rodzajem obiektu ( c )
Jeśli jednocześnie podgrzejesz pręt żelaza i pręt szkła tej samej wielkości, używając tego samego płomienia, co nagrzeje się szybciej – żelazo czy szkło? Oczywiście, żelazo nagrzeje się szybciej. Można zatem wnioskować, że ciepło potrzebne do podniesienia temperatury przedmiotu jest proporcjonalne do jego rodzaju.
Trzy powyższe porównania można połączyć w równanie:
To jest wzór lub równanie ciepła.
Informacje: Q = ciepło (dżul), m = masa obiektu (kg), c = ciepło właściwe obiektu (J/kg Co), delta T = zmiana temperatury (Co lub K)
1. Pięć kilogramów lodu o temperaturze -22 ° C ogrzewa się, aż cały lód stopi się w temperaturze 0 ° C. Jeśli ciepło utajone lodu wynosi 333 kJ/kg, a ciepło właściwe lodu wynosi 2100 J/kg C0 , to ilość potrzebnego ciepła wynosi...
A. 1496 kJ
B. 1596 kJ
ok. 1696 kJ
D.1796 kJ
E. 1896 kJ
Pembahasan
Wiadomo:
Masa lodu (m) = 5 kg
Temperatura początkowa (T) = -22 o C
Ciepło utajone lodu (L) = 333 kJ/kg = 333 000 J/kg
Ciepło właściwe lodu (c) = 2100 J/kg C o
Pytanie: Ilość potrzebnego ciepła (Q)
Jawab:
Proces 1: podnieś temperaturę lodu z -22 o C do 0 o C
Q = mc ΔT = (5)(2100)(22) = 231 000 dżuli
Proces 2: rozpuść cały lód w wodzie
Q = m L = (5)(333 000) = 1 665 000 J
Całkowite ciepło = 231 000 J + 1 665 000 J = 1 896 000 J = 1 896 kJ
Prawidłowa odpowiedź to E.
Źródło pytania:
Pytania z fizyki SBMPTN
