Če pridejo v stik predmeti z različnimi temperaturami, se toplota naravno premakne od predmeta z višjo temperaturo k predmetu z nižjo temperaturo. Prenos toplote se ustavi, ko predmeta dosežeta toplotno ravnovesje . Lahko rečemo, da prenos toplote povzroči spremembo temperature predmetov v stiku. Na podlagi te kratke razlage sklepamo, da je toplota (Q) povezana s predmetom in spremembo temperature (ΔT) tega predmeta. Vsak predmet ima maso (m) in tudi vrsta predmeta je drugačna.
Izpeljava toplotne formule v tem članku je narejena z razmišljanjem. Veljavnost tega razmišljanja lahko dokažete na podlagi svojih vsakdanjih izkušenj ali z izvedbo poskusa.
Razmerje med toploto (Q) in spremembo temperature (delta T)
Dve posodi sta napolnjeni z vodo enake mase. Voda se segreva z dvema različnima gorilnikoma. Plamen na enem gorilniku je nižji, plamen na drugem pa višji. Če oba segrevamo deset minut, katera posoda je bolj vroča? Če ste kdaj segrevali vodo, se boste strinjali, da je voda, segreta s štedilnikom z višjim plamenom, bolj vroča (končna temperatura vode je višja ali pa je sprememba temperature večja).
Plamen predstavlja količino toplote (Q). Majhen plamen ima malo toplote, velik plamen pa več toplote. Ko je toplote malo, je sprememba temperature majhna. Ko je toplote veliko, je sprememba temperature velika. Več toplote pomeni večjo spremembo temperature. Sklepamo lahko, da je količina toplote (Q) sorazmerna s spremembo temperature predmeta.
Razmerje med toplota (Q) in masa telesa (m)
Dve posodi sta napolnjeni z vodo z različno maso, ena posoda je napolnjena z več vode, druga pa z manj vode. Voda se segreva z dvema štedilnikoma z enakim plamenom. Če oba segrevamo deset minut, katera voda v posodi je bolj vroča? Če ste kdaj segrevali vodo, se boste strinjali, da je voda v manjši količini vode bolj vroča (končna temperatura vode je večja ali pa je sprememba temperature večja). Da bi se temperatura več vode spremenila enako kot pri manjši količini vode, je treba plamen, ki segreva več vode, povečati.
Količina vode predstavlja maso vode (m). Velikost plamena predstavlja količino toplote. Sklepamo lahko, da je količina toplote (Q) sorazmerna s spremembo temperature predmeta. Več vode, več toplote je potrebne za dvig temperature vode.
Razmerje med toploto (Q) in vrsto predmeta ( c )
Če hkrati segrejemo železno palico in stekleno palico enake velikosti z istim plamenom, kaj se bo segrelo hitreje, železo ali steklo? Seveda se bo železo segrelo hitreje. Sklepamo lahko, da je toplota, potrebna za dvig temperature predmeta, sorazmerna z vrsto predmeta.
Zgornje tri primerjave so združene v enačbo:
To je formula ali toplotna enačba.
Informacije: Q = toplota (Joule), m = masa telesa (kg), c = specifična toplota telesa (J/kg Co), delta T = sprememba temperature (Co ali K)
1. Pet kilogramov ledu pri temperaturi -22 ° C segrevamo, dokler se ves led ne stopi pri temperaturi 0 ° C. Če je latentna toplota ledu 333 kJ/kg in specifična toplota ledu 2100 J/kg C o , potem je potrebna količina toplote ...
A. 1496 kJ
B. 1596 kJ
približno 1696 kJ
D. 1796 kJ
E. 1896 kJ
Razprava
Znano je:
Masa ledu (m) = 5 kg
Začetna temperatura (T) = -22 ° C
Latentna toplota ledu (L) = 333 kJ/kg = 333.000 J/kg
Specifična toplota ledu (c) = 2100 J/kg C₂O
Vprašanje: Potrebna količina toplote (Q)
Džavab:
Postopek 1: zvišajte temperaturo ledu z -22 ° C na 0 ° C
Q = mc ΔT = (5)(2100)(22) = 231.000 Joulov
Postopek 2: ves led stopite v vodo
Q = m L = (5)(333.000) = 1.665.000 J
Skupna toplota = 231.000 J + 1.665.000 J = 1.896.000 J = 1.896 kJ
Pravilen odgovor je E.
Vir vprašanja:
Vprašanja iz fizike SBMPTN
