Keha soojendamiseks vajaliku või sellest jahutamisel vabaneva soojushulga arvutamine. Soojuse hulga valem

Praktikas kasutatakse sageli soojusarvutusi. Näiteks hoonete ehitamisel tuleb arvestada, kui palju peaks kogu küttesüsteem hoonele soojust andma. Samuti peaksite teadma, kui palju soojust läheb ümbritsevasse ruumi läbi akende, seinte, uste.

Näitame näidetega, kuidas teha lihtsamaid arvutusi.

Niisiis, peate välja selgitama, kui palju soojust vaskosa kuumutamisel sai. Selle mass on 2 kg ja temperatuur tõusis 20 ° C-lt 280 ° C-ni. Esiteks määrame vastavalt tabelile 1 vase erisoojusmahu, mille m = 400 J / kg ° C). See tähendab, et 1 kg kaaluva vasest osa kuumutamiseks 1 °C võrra kulub 400 J. 2 kg kaaluva vasest osa kuumutamiseks 1 °C võrra on vaja 2 korda rohkem soojust – 800 J. Vaseosa temperatuur peab olema suurendada rohkem kui 1 ° C ja 260 ° C võrra, see tähendab, et soojust on vaja 260 korda rohkem, st 800 J 260 \u003d 208 000 J.

Kui tähistame massi m, siis lõpp- (t 2) ja algtemperatuuri (t 1) vahe - t 2 - t 1 saame soojushulga arvutamise valemi:

Q \u003d cm (t 2 - t 1).

Näide 1. 5 kg massiga raudpada täidetakse 10 kg massiga veega. Kui palju soojust tuleb katlasse veega üle kanda, et nende temperatuur muutuks 10-100 °C?

Probleemi lahendamisel tuleb arvestada, et mõlemat korpust - nii boilerit kui vett - köetakse koos. Nende vahel toimub soojusvahetus. Nende temperatuure võib pidada samaks, st boileri ja vee temperatuur muutub 100 °C - 10 °C = 90 °C. Kuid boileri ja vee saadavad soojushulgad ei ole samad. Lõppude lõpuks on nende massid ja erisoojusvõimsused erinevad.

Vee soojendamine veekeetjas

Näide 2. Segatud vesi, mis kaalub 0,8 kg ja mille temperatuur on 25 ° C, ja vesi, mille temperatuur on 100 ° C, kaaluga 0,2 kg. Saadud segu temperatuur mõõdeti ja leiti, et see oli 40 °C. Arvutage, kui palju soojust andis kuum vesi jahtudes ja külm vesi soojendamisel. Võrrelge neid soojuse koguseid.

Kirjutame üles probleemi seisukorra ja lahendame selle.

Näeme, et sooja vee poolt eraldatud soojushulk ja külma vee poolt vastuvõetav soojushulk on omavahel võrdsed. See ei ole juhuslik tulemus. Kogemus näitab, et kui kehade vahel toimub soojusvahetus, siis kõigi küttekehade siseenergia suureneb sama palju kui jahutuskehade siseenergia väheneb.

Katsete tegemisel selgub tavaliselt, et kuuma vee poolt eraldatav energia on suurem kui külma vee poolt saadav energia. Seda seletatakse asjaoluga, et osa energiast kantakse üle ümbritsevasse õhku ja osa energiast anumasse, milles vesi segati. Mida täpsem on antud ja saadud energia võrdsus, seda väiksem on katses lubatud energiakadu. Kui need kahjud välja arvutada ja arvesse võtta, on võrdsus täpne.

Küsimused

1. Mida on vaja teada, et arvutada, kui palju soojust keha kuumutamisel saab?
2. Selgitage näitega, kuidas arvutatakse soojushulk, mis kehale kuumutamisel eraldub või jahutamisel vabaneb.
3. Kirjutage soojushulga arvutamiseks valem.
4. Millise järelduse saab teha külma ja kuuma vee segamise kogemusest? Miks ei ole need energiad praktikas võrdsed?

Harjutus 8

1. Kui palju soojust on vaja 0,1 kg vee temperatuuri tõstmiseks 1 °C võrra?
2. Arvutage soojushulk, mis kulub kuumutamiseks: a) 1,5 kg kaaluva malmi temperatuuri muutmiseks 200 °C võrra; b) alumiiniumlusikas kaaluga 50 g 20–90 °C; c) telliskivist kamin kaaluga 2 tonni 10-40 °C.
3. Kui suur soojushulk eraldub vee jahutamisel, mille maht on 20 liitrit, kui temperatuur muutub 100 kuni 50 °C?

Selles õppetükis õpime, kuidas arvutada soojushulka, mis on vajalik keha soojendamiseks või selle jahtumisel vabastamiseks. Selleks teeme kokkuvõtte eelnevates tundides omandatud teadmistest.

Lisaks õpime kasutama soojushulga valemit, et väljendada sellest valemist ülejäänud koguseid ja neid arvutada, teades teisi suurusi. Vaadeldakse ka probleemi näidet soojushulga arvutamise lahendusega.

See õppetund on pühendatud soojushulga arvutamisele, kui keha kuumutatakse või eraldub kehast jahutamisel.

Vajaliku soojushulga arvutamise oskus on väga oluline. See võib olla vajalik näiteks soojushulga arvutamisel, mis tuleb ruumi soojendamiseks veele anda.

Riis. 1. Soojushulk, mis tuleb veele ruumi soojendamiseks teatada

Või arvutada soojushulk, mis eraldub kütuse põletamisel erinevates mootorites:

Riis. 2. Soojushulk, mis eraldub kütuse põletamisel mootoris

Samuti on neid teadmisi vaja näiteks Päikesest vabaneva ja Maad tabava soojushulga määramiseks:

Riis. 3. Päikesest eralduv ja Maale langev soojushulk

Soojuse hulga arvutamiseks peate teadma kolme asja (joonis 4):

• kehakaal (mida saab tavaliselt mõõta kaaluga);
• temperatuuride vahe, mille võrra on vaja keha soojendada või jahutada (tavaliselt mõõdetakse termomeetriga);
• keha erisoojusmahtuvus (mida saab määrata tabelist).

Riis. 4. Mida peate määramiseks teadma

Soojushulga arvutamise valem on järgmine:

See valem sisaldab järgmisi koguseid:

soojushulk, mõõdetuna džaulides (J);

Aine erisoojusmahtuvus, mõõdetuna;

- temperatuuride erinevus, mõõdetuna Celsiuse kraadides ().

Mõelge soojushulga arvutamise probleemile.

Ülesanne

Grammi massiga vaskklaas sisaldab vett mahuga üks liiter temperatuuril . Kui palju soojust tuleb üle kanda klaasile veele, et selle temperatuur muutuks võrdseks ?

Riis. 5. Probleemi olukorra illustratsioon

Esiteks kirjutame lühikese tingimuse ( Antud) ja teisendada kõik suurused rahvusvahelisse süsteemi (SI).

Lahendus:

Esiteks määrake kindlaks, milliseid muid koguseid me selle probleemi lahendamiseks vajame. Erisoojusmahtuvuse tabeli (tabel 1) järgi leiame (vase erisoojusmahtuvus, kuna seisukorra järgi on klaas vask), (vee erisoojusmahtuvus, kuna tingimuse järgi on klaasis vesi). Lisaks teame, et soojushulga arvutamiseks vajame veemassi. Tingimuste järgi antakse meile ainult maht. Seetõttu võtame vee tiheduse tabelist: (tabel 2).

Tab. 1. Mõnede ainete erisoojusmaht,

Tab. 2. Mõnede vedelike tihedused

Nüüd on meil kõik selle probleemi lahendamiseks vaja.

Pange tähele, et soojuse koguhulk koosneb vaskklaasi soojendamiseks vajaliku soojushulga ja selles oleva vee soojendamiseks vajaliku soojushulga summast:

Kõigepealt arvutame vaskklaasi soojendamiseks vajaliku soojushulga:

Enne vee soojendamiseks vajaliku soojushulga arvutamist arvutame vee massi, kasutades meile 7. klassist tuttavat valemit:

Nüüd saame arvutada:

Siis saame arvutada:

Tuletage meelde, mida see tähendab: kilodžaule. Eesliide "kilo" tähendab .

Vastus:.

Selle mõistega seotud soojushulga (nn otsesed probleemid) ja koguste leidmise ülesannete lahendamise mugavuse huvides saate kasutada järgmist tabelit.

Meie artikli keskmes on soojushulk. Vaatleme siseenergia mõistet, mis selle väärtuse muutumisel teiseneb. Toome ka mõned näited arvutuste rakendamisest inimtegevuses.

Kuumus

Iga emakeelse sõnaga on igal inimesel oma assotsiatsioonid. Neid määravad isiklik kogemus ja irratsionaalsed tunded. Mida tähistab tavaliselt sõna "soojus"? Pehme tekk, talvel töökorras keskkütte aku, kevadel esimene päikesevalgus, kass. Või ema pilk, lohutav sõna sõbralt, õigeaegne tähelepanu.

Füüsikud peavad selle all silmas väga spetsiifilist terminit. Ja väga oluline, eriti selle keerulise, kuid põneva teaduse mõnes osas.

Termodünaamika

Soojushulka ei tasu arvestada eraldi kõige lihtsamatest protsessidest, millel energia jäävuse seadus põhineb – midagi ei selgu. Seetõttu tuletame alustuseks oma lugejatele meelde.

Termodünaamika käsitleb mis tahes asja või objekti väga suure hulga elementaarsete osade - aatomite, ioonide, molekulide - kombinatsioonina. Selle võrrandid kirjeldavad kõiki muutusi süsteemi kui terviku kollektiivses olekus ja kui terviku osa makroparameetrite muutmisel. Viimaste all mõistetakse temperatuuri (tähistatakse kui T), rõhku (P), komponentide kontsentratsiooni (tavaliselt C).

Sisemine energia

Siseenergia on üsna keeruline termin, mille tähendusest tuleks aru saada enne, kui soojushulgast rääkida. See tähistab energiat, mis muutub koos objekti makroparameetrite väärtuse suurenemise või vähenemisega ja ei sõltu võrdlussüsteemist. See on osa kogu energiast. See langeb sellega kokku tingimustes, mil uuritava asja massikese on puhkeasendis (st kineetilist komponenti pole).

Kui inimene tunneb, et mõni objekt (näiteks jalgratas) on soojenenud või jahtunud, näitab see, et kõik selle süsteemi moodustavad molekulid ja aatomid on kogenud siseenergia muutust. Temperatuuri püsivus ei tähenda aga selle indikaatori säilimist.

Töö ja soojus

Iga termodünaamilise süsteemi siseenergiat saab muuta kahel viisil:

• sellega tööd tehes;
• soojusvahetuse ajal keskkonnaga.

Selle protsessi valem näeb välja selline:

dU=Q-A, kus U on siseenergia, Q on soojus, A on töö.

Laske lugejat väljendi lihtsus petta. Permutatsioon näitab, et Q=dU+A, kuid entroopia (S) kasutuselevõtt toob valemi kujule dQ=dSxT.

Kuna sel juhul on võrrand diferentsiaalvõrrandi kujul, nõuab esimene avaldis sama. Lisaks tuletatakse vajalik suhe sõltuvalt uuritavas objektis mõjuvatest jõududest ja arvutatavast parameetrist.

Võtame termodünaamilise süsteemi näitena metallkuuli. Kui avaldate sellele survet, viskate üles, kukutate sügavasse kaevu, tähendab see selle kallal töötamist. Väliselt ei kahjusta kõik need kahjutud toimingud pallile mingit kahju, kuid selle sisemine energia muutub, ehkki väga kergelt.

Teine viis on soojusülekanne. Nüüd jõuame selle artikli peamise eesmärgini: soojushulga kirjeldus. See on selline termodünaamilise süsteemi siseenergia muutus, mis toimub soojusülekande käigus (vt ülaltoodud valemit). Seda mõõdetakse džaulides või kalorites. Ilmselgelt kuumeneb see palli välgumihkli kohal, päikese käes või lihtsalt soojas käes hoides. Ja siis saab temperatuuri muutes leida soojushulga, mis talle samal ajal edastati.

Miks on gaas parim näide siseenergia muutumisest ja miks õpilastele füüsika selle tõttu ei meeldi

Eespool kirjeldasime metallkuuli termodünaamiliste parameetrite muutusi. Ilma spetsiaalsete seadmeteta pole need eriti märgatavad ning lugejal jääb esemega toimuvatest protsessidest sõna võtta. Teine asi on see, kui süsteem on gaas. Vajutage sellele - see on nähtav, soojendage seda - rõhk tõuseb, langetage see maa alla - ja seda saab hõlpsasti parandada. Seetõttu võetakse õpikutes visuaalse termodünaamilise süsteemina kõige sagedamini just gaasi.

Kuid paraku ei pöörata kaasaegses hariduse tegelikele eksperimentidele palju tähelepanu. Teadlane, kes kirjutab metoodilist käsiraamatut, saab suurepäraselt aru, mis on kaalul. Talle tundub, et gaasimolekulide näitel demonstreeritakse piisavalt kõiki termodünaamilisi parameetreid. Seda maailma alles avastaval tudengil on aga igav kuulda ideaalsest teoreetilise kolviga kolvist. Kui koolis oleksid tõelised uurimislaborid ja nendes töötamiseks pühendatud tunnid, oleks kõik teisiti. Seni on katsed kahjuks vaid paberil. Ja suure tõenäosusega on just see põhjus, miks inimesed peavad seda füüsikaharu millekski puhtalt teoreetiliseks, elukaugeks ja tarbetuks.

Seetõttu otsustasime tuua näitena juba eespool mainitud jalgratta. Inimene vajutab pedaalidele - teeb nende peal tööd. Lisaks pöördemomendi edastamisele kogu mehhanismile (mille tõttu jalgratas ruumis liigub) muutub ka nende materjalide siseenergia, millest kangid on valmistatud. Jalgrattur lükkab käepidemeid keeramiseks ja teeb jälle töö ära.

Suureneb väliskatte (plastik või metall) siseenergia. Inimene läheb lagendikule ereda päikese all - ratas kuumeneb, selle soojushulk muutub. Peatub puhkama vana tamme varjus ja süsteem jahtub, raiskades kaloreid või džaule. Suurendab kiirust – suurendab energiavahetust. Kõigil neil juhtudel näitab soojushulga arvutamine aga väga väikest, märkamatut väärtust. Seetõttu tundub, et termodünaamilise füüsika ilminguid päriselus ei esine.

Arvutuste rakendamine soojushulga muutuste kohta

Tõenäoliselt ütleb lugeja, et see kõik on väga informatiivne, kuid miks meid koolis nende valemitega nii piinatakse. Ja nüüd toome näiteid, millistes inimtegevuse valdkondades neid otseselt vaja on ja kuidas see puudutab kedagi tema igapäevaelus.

Alustuseks vaadake enda ümber ja loendage: kui palju metallesemeid teid ümbritseb? Tõenäoliselt üle kümne. Kuid enne kirjaklambriks, vaguniks, rõngaks või mälupulgaks saamist sulatatakse igasugune metall. Iga tehas, mis töötleb näiteks rauamaaki, peab kulude optimeerimiseks aru saama, kui palju kütust on vaja. Ja selle arvutamisel on vaja teada metalli sisaldavate toorainete soojusmahtuvust ja soojushulka, mis sellele tuleb anda, et kõik tehnoloogilised protsessid toimuksid. Kuna kütuseühikust vabanev energia arvutatakse džaulides või kalorites, on valemeid vaja otse.

Või teine ​​näide: enamikus supermarketites on külmutatud kaubaga osakond – kala, liha, puuviljad. Kui loomalihast või mereandidest saadud tooraine muudetakse pooltoodeteks, peavad nad teadma, kui palju külmutus- ja külmutusseadmed kulutavad elektrienergiat valmistoote tonni või ühiku kohta. Selleks tuleks välja arvutada, kui palju soojust kaotab kilogramm maasikaid või kalmaare ühe kraadi võrra jahutatuna. Ja lõpuks näitab see, kui palju elektrit teatud võimsusega sügavkülmik kulutab.

Lennukid, laevad, rongid

Eespool oleme toonud näiteid suhteliselt liikumatutest staatilistest objektidest, mis on informeeritud või vastupidi, neilt võetakse teatud hulk soojust ära. Pidevalt muutuva temperatuuri tingimustes tööprotsessis liikuvate objektide puhul on soojushulga arvutused olulised ka teisel põhjusel.

On olemas selline asi nagu "metalliväsimus". See hõlmab ka maksimaalseid lubatud koormusi teatud temperatuurimuutuse kiirusel. Kujutage ette lennukit, mis tõuseb õhku niiskest troopikast külmunud atmosfääri ülaosasse. Insenerid peavad kõvasti tööd tegema, et see temperatuuri muutumisel tekkivate metallipragude tõttu laiali ei laguneks. Nad otsivad sulami koostist, mis talub tegelikke koormusi ja millel on suur ohutusvaru. Ja selleks, et mitte pimesi otsida, lootes kogemata soovitud koostisele komistada, peate tegema palju arvutusi, sealhulgas neid, mis hõlmavad soojushulga muutusi.

721. Miks kasutatakse vett mõne mehhanismi jahutamiseks?
Vesi on kõrge erisoojusmahuga, mis aitab kaasa hea soojuse eemaldamisele mehhanismist.

722. Millisel juhul tuleks kulutada rohkem energiat: ühe liitri vee soojendamiseks 1 °C või saja grammi vee soojendamiseks 1 °C võrra?
Liiter vee soojendamiseks, kuna mida suurem on mass, seda rohkem on vaja energiat kulutada.

723. Kuuma vette kasteti sama massiga kuproniklit ja hõbedast kahvlit. Kas nad saavad veest sama palju soojust?
Kupronikli kahvel saab rohkem soojust, kuna kupronikli erisoojus on suurem kui hõbeda oma.

724. Sama massiga pliitükki ja malmitükki löödi kolm korda haamriga. Kumb osa kuumemaks läks?
Plii kuumeneb rohkem, kuna selle erisoojusmaht on malmi omast väiksem ja plii soojendamiseks kulub vähem energiat.

725. Ühes kolvis on vesi, teises sama massi ja temperatuuriga petrooleum. Igasse kolbi visati võrdselt kuumutatud rauakuubik. Mis kuumeneb kõrgema temperatuurini - vesi või petrooleum?
Petrooleum.

726. Miks on mereäärsetes linnades temperatuurikõikumised talvel ja suvel vähem järsud kui sisemaal asuvates linnades?
Vesi soojeneb ja jahtub aeglasemalt kui õhk. Talvel see jahtub ja liigutab sooja õhumassi maismaal, muutes kliima rannikul soojemaks.

727. Alumiiniumi erisoojusmahtuvus on 920 J/kg °C. Mida see tähendab?
See tähendab, et 1 kg alumiiniumi kuumutamiseks 1 °C võrra kulub 920 J.

728. Sama massiga 1 kg alumiinium- ja vaskvardaid jahutatakse 1 °C võrra. Kui palju muutub iga ploki siseenergia? Milline riba muutub rohkem ja kui palju?

729. Kui palju soojust on vaja kilogrammi raudtooriku soojendamiseks 45 °C võrra?

730. Kui palju soojust on vaja 0,25 kg vee soojendamiseks 30°C kuni 50°C?

731. Kuidas muutub kahe liitri vee siseenergia kuumutamisel 5 °C võrra?

732. Kui palju soojust on vaja 5 g vee soojendamiseks 20°C kuni 30°C?

733. Kui palju soojust on vaja 0,03 kg kaaluva alumiiniumkuuli kuumutamiseks 72 °C võrra?

734. Arvutage soojushulk, mis kulub 15 kg vase kuumutamiseks 80 °C võrra.

735. Arvutage soojushulk, mis kulub 5 kg vase kuumutamiseks 10 °C kuni 200 °C.

736. Kui palju soojust on vaja 0,2 kg vee soojendamiseks 15 °C-lt 20 °C-ni?

737. 0,3 kg kaaluv vesi on jahtunud 20 °C võrra. Kui palju väheneb vee siseenergia?

738. Kui palju soojust on vaja 0,4 kg vee soojendamiseks temperatuuril 20 °C temperatuurini 30 °C?

739. Kui palju soojust kulub 2,5 kg vee soojendamiseks 20 °C võrra?

740. Kui palju soojust eraldus 250 g vee jahutamisel 90 °C-lt 40 °C-ni?

741. Kui palju soojust on vaja 0,015 liitri vee soojendamiseks 1 °C võrra?

742. Arvutage soojushulk, mis kulub 300 m3 tiigi soojendamiseks 10 °C võrra?

743. Kui palju soojust tuleb anda 1 kg veele, et selle temperatuur tõuseks 30°C-lt 40°C-ni?

744. Vesi mahuga 10 liitrit on jahtunud temperatuurilt 100 °C temperatuurini 40 °C. Kui palju soojust sel juhul vabaneb?

745. Arvutage soojushulk, mis kulub 1 m3 liiva kuumutamiseks 60 °C võrra.

746. Õhumaht 60 m3, erisoojusvõimsus 1000 J/kg °C, õhutihedus 1,29 kg/m3. Kui palju soojust on vaja temperatuuri tõstmiseks 22°C-ni?

747. Vesi soojendati 10 °C võrra, kulutades 4,20 103 J soojust. Määrake vee kogus.

748. 0,5 kg kaaluv vesi teatas 20,95 kJ soojusest. Mis oli vee temperatuur, kui vee algtemperatuur oli 20°C?

749. 2,5 kg kaaluvasse vaskpotti valatakse 8 kg 10 °C vett. Kui palju soojust on vaja, et vesi kastrulis keema tõuseks?

750. 300 g kaaluvasse vaskkulpi valatakse liiter vett, mille temperatuur on 15 ° C. Kui palju soojust kulub vahukulbis oleva vee soojendamiseks 85 ° C võrra?

751. 3 kg kaaluv kuumutatud graniiditükk pannakse vette. Graniit kannab vette 12,6 kJ soojust, jahutades 10 °C võrra. Mis on kivi erisoojusmahtuvus?

752. 5 kg 12 °C veele lisati 50 °C kuum vesi, saades 30 °C temperatuuriga segu. Kui palju vett lisati?

753. Vesi 20 °C juures lisati 3 liitrile 60 °C veele, et saada 40 °C vesi. Kui palju vett lisati?

754. Mis on segu temperatuur, kui 600 g 80 °C vett segada 200 g 20 °C veega?

755. Liiter 90°C vett valati 10°C vette ja vee temperatuur muutus 60°C. Kui palju külma vett seal oli?

756. Määrata, kui palju tuleb anumasse valada 60°C-ni kuumutatud kuuma vett, kui anumas on juba 20 liitrit 15°C külma vett; segu temperatuur peaks olema 40 °C.

757. Määrake, kui palju soojust on vaja 425 g vee soojendamiseks 20 °C võrra.

758. Mitu kraadi soojeneb 5 kg vett, kui vett saab 167,2 kJ?

759. Kui palju soojust on vaja m grammi vee soojendamiseks temperatuuril t1 kuni temperatuurini t2?

760. Kalorimeetrisse valatakse 2 kg vett temperatuuril 15 °C. Millise temperatuurini soojeneb kalorimeetri vesi, kui sellesse lastakse 100 °C-ni kuumutatud 500 g messingraskus? Messingi erisoojusmaht on 0,37 kJ/(kg °C).

761. Seal on sama mahuga vase-, tina- ja alumiiniumitükke. Millisel neist tükkidest on suurim ja milline väikseim soojusmahtuvus?

762. Kalorimeetrisse valati 450 g vett, mille temperatuur on 20 °C. Kui sellesse vette kasteti 200 g 100°C-ni kuumutatud rauaviile, tõusis vee temperatuur 24°C. Määrake saepuru erisoojusmahtuvus.

763. 100 g kaaluv vaskkalorimeeter mahutab 738 g vett, mille temperatuur on 15 °C. Sellesse kalorimeetrisse lasti temperatuuril 100 °C 200 g vaske, mille järel kalorimeetri temperatuur tõusis 17 °C-ni. Mis on vase erisoojusmahtuvus?

764. 10 g kaaluv teraskuul võetakse ahjust välja ja lastakse 10 °C vette. Vee temperatuur tõusis 25°C-ni. Milline oli palli temperatuur ahjus, kui vee mass on 50 g? Terase erisoojusmaht on 0,5 kJ/(kg °C).

770. Terasest peitel kaaluga 2 kg kuumutati temperatuurini 800 °C ja seejärel langetati anumasse, milles oli 15 liitrit vett temperatuuril 10 °C. Millise temperatuurini soojendatakse anumas olev vesi?

(Märgistus. Selle probleemi lahendamiseks on vaja luua võrrand, kus anumas vee soovitud temperatuur pärast lõikuri langetamist võetakse tundmatuks.)

771. Millise temperatuuri saavutab vesi, kui segate 0,02 kg 15 °C, 0,03 kg 25 °C ja 0,01 kg 60 °C vett?

772. Hea ventilatsiooniga klassi kütmiseks kulub soojushulk 4,19 MJ tunnis. Vesi siseneb kütteradiaatoritesse 80°C juures ja väljub 72°C juures. Kui palju vett tuleks igas tunnis radiaatoritesse anda?

773. Plii massiga 0,1 kg temperatuuril 100 °C kasteti 0,04 kg kaaluvasse alumiiniumkalorimeetrisse, mis sisaldas 0,24 kg vett temperatuuril 15 °C. Pärast seda määrati kalorimeetris temperatuur 16 °C. Mis on plii erisoojusmaht?

Et õppida arvutama keha soojendamiseks vajalikku soojushulka, teeme kõigepealt kindlaks, millistest kogustest see sõltub.

Eelmisest lõigust teame juba, et see soojushulk sõltub ainest, millest keha koosneb (st selle erisoojusmahutavusest):

Q sõltub c-st.

Kuid see pole veel kõik.

Kui tahame veekeetjas vett soojendada nii, et see muutuks ainult soojaks, siis me ei soojenda seda kaua. Ja selleks, et vesi kuumaks läheks, soojendame seda kauem. Kuid mida kauem on veekeetja küttekehaga kontaktis, seda rohkem soojust see sealt saab. Seega, mida rohkem keha temperatuur kuumutamisel muutub, seda rohkem tuleb sellele soojust üle kanda.

Olgu keha algtemperatuur t algne ja lõpptemperatuur t lõplik. Siis väljendatakse kehatemperatuuri muutust erinevusena

Δt = t lõpp - t algus,

ja soojushulk sõltub sellest väärtusest:

Q sõltub Δt-st.

Lõpuks teavad kõik, et näiteks 2 kg vee soojendamine võtab rohkem aega (ja seega ka rohkem soojust) kui 1 kg vee soojendamine. See tähendab, et keha soojendamiseks vajalik soojushulk sõltub selle keha massist:

Q sõltub m-st.

Seega on soojushulga arvutamiseks vaja teada selle aine erisoojusmahtuvust, millest keha on valmistatud, selle keha massi ning selle lõpp- ja algtemperatuuride erinevust.

Olgu näiteks vaja määrata, kui palju soojust on vaja 5 kg massiga rauddetaili soojendamiseks eeldusel, et selle algtemperatuur on 20 °C ja lõpptemperatuur peaks olema 620 °C.

Tabelist 8 leiame, et raua erisoojusmahtuvus on c = 460 J/(kg*°C). See tähendab, et 1 kg raua kuumutamiseks 1 °C võrra kulub 460 J.

5 kg raua soojendamiseks 1 ° C võrra kulub 5 korda rohkem soojust, st 460 J * 5 \u003d 2300 J.

Raua soojendamiseks mitte 1 °C, vaid Δt = 600 °C võrra kulub veel 600 korda rohkem soojust, st 2300 J * 600 = 1 380 000 J. Täpselt sama (mooduli) soojushulk eraldub ja millal see raud jahutatakse 620-20 °C.

Niisiis, keha soojendamiseks vajaliku või jahutamisel vabaneva soojushulga leidmiseks tuleb keha erisoojus korrutada selle massiga ning lõpp- ja algtemperatuuri vahega.:

Kui keha kuumutatakse, tcon > tini ja seega Q > 0. Kui keha on jahutatud, tcon< t нач и, следовательно, Q < 0.

1. Too näiteid, mis näitavad, et keha kuumutamisel saadav soojushulk sõltub selle massist ja temperatuurimuutusest. 2. Millise valemiga arvutatakse välja soojushulk, mis on vajalik keha soojendamiseks või sellest vabaneb jahutamisel?