Die innere Energie eines Körpers kann durch Arbeit verändert werden äußere Kräfte. Um die Änderung der inneren Energie während der Wärmeübertragung zu charakterisieren, wird eine Größe eingeführt, die als Wärmemenge bezeichnet und mit Q bezeichnet wird.

BEI internationales System die Einheit der Wärmemenge sowie Arbeit und Energie ist das Joule: = = = 1 J.

In der Praxis wird manchmal eine systemfremde Einheit der Wärmemenge verwendet – eine Kalorie. 1 Kal. = 4,2 J.

Anzumerken ist, dass der Begriff „Wärmemenge“ unglücklich ist. Es wurde zu einer Zeit eingeführt, als man glaubte, dass Körper eine schwerelose, schwer fassbare Flüssigkeit enthielten – Kalorien. Der Prozess der Wärmeübertragung besteht angeblich darin, dass Kalorien, die von einem Körper in einen anderen strömen, eine bestimmte Menge Wärme mit sich führen. Wenn wir nun die Grundlagen der molekularkinetischen Theorie der Struktur der Materie kennen, verstehen wir, dass es im Körper keine Kalorien gibt, der Mechanismus zur Änderung der inneren Energie eines Körpers ist ein anderer. Die Macht der Tradition ist jedoch groß, und wir verwenden den Begriff weiterhin, der auf der Grundlage falscher Vorstellungen über die Natur der Wärme eingeführt wurde. Gleichzeitig sollte man, wenn man die Natur der Wärmeübertragung versteht, Missverständnisse darüber nicht vollständig ignorieren. Im Gegenteil, durch das Ziehen einer Analogie zwischen dem Wärmefluss und dem Fluss einer hypothetischen kalorischen Flüssigkeit, der Wärmemenge und der kalorischen Menge ist es möglich, bei der Lösung einiger Klassen von Problemen die ablaufenden Prozesse zu visualisieren und Probleme richtig lösen. Am Ende wurden die richtigen Gleichungen, die die Prozesse der Wärmeübertragung beschreiben, einst auf der Grundlage falscher Vorstellungen über Wärme als Wärmeträger erhalten.

Betrachten wir die Prozesse, die durch Wärmeübertragung auftreten können, genauer.

Gießen Sie etwas Wasser in ein Reagenzglas und verschließen Sie es mit einem Korken. Hängen Sie das Reagenzglas an einen Stab, der in einem Stativ befestigt ist, und bringen Sie eine offene Flamme darunter. Durch die Flamme erhält das Reagenzglas eine bestimmte Wärmemenge und die Temperatur der Flüssigkeit darin steigt. Mit steigender Temperatur nimmt die innere Energie der Flüssigkeit zu. Es gibt einen intensiven Prozess seiner Verdampfung. Die sich ausdehnenden Flüssigkeitsdämpfe verrichten mechanische Arbeit, um den Stopfen aus dem Röhrchen zu drücken.

Lassen Sie uns ein weiteres Experiment mit einem Kanonenmodell aus einem Stück Messingrohr durchführen, das auf einem Wagen montiert ist. Auf der einen Seite ist das Rohr mit einem Ebonitstopfen dicht verschlossen, durch den ein Stift geführt wird. Drähte werden an den Bolzen und das Rohr gelötet und enden in Anschlüssen, die vom Beleuchtungsnetz mit Strom versorgt werden können. Das Kanonenmodell ist also eine Art Elektroboiler.

Gießen Sie etwas Wasser in das Kanonenrohr und verschließen Sie das Rohr mit einem Gummistopfen. Schließen Sie die Pistole an eine Stromquelle an. Elektrischer Strom, geht durch das Wasser und erwärmt es. Wasser kocht, was zu seiner intensiven Verdampfung führt. Der Wasserdampfdruck steigt und schließlich erledigen sie die Arbeit, den Korken aus dem Waffenrohr zu drücken.

Die Waffe rollt aufgrund des Rückstoßes in die entgegengesetzte Richtung zum Korkstart zurück.

Beide Erfahrungen werden durch folgende Umstände vereint. Während der Erwärmung der Flüssigkeit verschiedene Wege, die Temperatur der Flüssigkeit und dementsprechend ihre innere Energie erhöht. Damit die Flüssigkeit intensiv kocht und verdunstet, musste sie weiter erhitzt werden.

Die Dämpfe der Flüssigkeit verrichteten aufgrund ihrer inneren Energie mechanische Arbeit.

Wir untersuchen die Abhängigkeit der zur Erwärmung des Körpers notwendigen Wärmemenge von seiner Masse, Temperaturänderungen und der Art des Stoffes. Um diese Abhängigkeiten zu untersuchen, verwenden wir Wasser und Öl. (Um die Temperatur im Experiment zu messen, wird ein elektrisches Thermometer verwendet, das aus einem Thermoelement besteht, das mit einem Spiegelgalvanometer verbunden ist. Eine Verbindungsstelle des Thermoelements wird in ein Gefäß mit abgesenkt kaltes Wasser um seine Temperatur konstant zu halten. Die andere Verbindungsstelle des Thermoelements misst die Temperatur der Testflüssigkeit.)

Das Erlebnis besteht aus drei Serien. In der ersten Reihe wird für eine konstante Masse einer bestimmten Flüssigkeit (in unserem Fall Wasser) die Abhängigkeit der zu ihrer Erwärmung erforderlichen Wärmemenge von Temperaturänderungen untersucht. Die Wärmemenge, die die Flüssigkeit von der Heizung (Elektroherd) erhält, wird anhand der Heizzeit beurteilt, vorausgesetzt, dass zwischen ihnen eine direkt proportionale Beziehung besteht. Damit das Versuchsergebnis dieser Annahme entspricht, muss ein stetiger Wärmefluss vom Elektroherd zum beheizten Körper gewährleistet sein. Zu diesem Zweck wurde der Elektroherd im Voraus an das Netzwerk angeschlossen, damit sich zu Beginn des Experiments die Temperatur seiner Oberfläche nicht mehr änderte. Für eine gleichmäßigere Erwärmung der Flüssigkeit während des Experiments werden wir sie mit Hilfe des Thermoelements selbst rühren. Wir werden die Messwerte des Thermometers in regelmäßigen Abständen aufzeichnen, bis der Lichtfleck den Rand der Skala erreicht.

Fassen wir zusammen: Es gibt eine direkte proportionale Beziehung zwischen der Wärmemenge, die benötigt wird, um einen Körper zu erwärmen, und einer Änderung seiner Temperatur.

In der zweiten Versuchsreihe werden wir die Wärmemenge vergleichen, die erforderlich ist, um dieselben Flüssigkeiten unterschiedlicher Masse zu erhitzen, wenn sich ihre Temperatur um denselben Betrag ändert.

Um die erhaltenen Werte bequem vergleichen zu können, wird die Wassermasse für das zweite Experiment zweimal geringer sein als im ersten Experiment.

Auch hier werden wir die Thermometerwerte in regelmäßigen Abständen aufzeichnen.

Wenn wir die Ergebnisse des ersten und zweiten Experiments vergleichen, können wir die folgenden Schlussfolgerungen ziehen.

In der dritten Versuchsreihe werden wir die Wärmemengen vergleichen, die erforderlich sind, um gleiche Massen verschiedener Flüssigkeiten zu erhitzen, wenn sich ihre Temperatur um denselben Betrag ändert.

Wir werden Öl auf einem Elektroherd erhitzen, dessen Masse gleich der Masse von Wasser im ersten Experiment ist. Wir werden die Thermometerwerte in regelmäßigen Abständen aufzeichnen.

Das Ergebnis des Experiments bestätigt die Schlussfolgerung, dass die zur Erwärmung des Körpers erforderliche Wärmemenge direkt proportional zur Änderung seiner Temperatur ist, und zeigt außerdem die Abhängigkeit dieser Wärmemenge von der Art der Substanz.

Da das Experiment Öl verwendet, dessen Dichte weniger Dichte Da Wasser und Heizöl auf eine bestimmte Temperatur eine geringere Wärmemenge benötigen als das Erhitzen von Wasser, ist davon auszugehen, dass die zum Erwärmen eines Körpers benötigte Wärmemenge von seiner Dichte abhängt.

Um diese Annahme zu testen, werden wir gleichzeitig identische Massen von Wasser, Paraffin und Kupfer auf einem Heizgerät mit konstanter Leistung erhitzen.

Nach der gleichen Zeit ist die Temperatur von Kupfer etwa 10-mal und Paraffin etwa 2-mal höher als die Temperatur von Wasser.

Aber Kupfer hat eine größere und Paraffin eine geringere Dichte als Wasser.

Die Erfahrung zeigt, dass die Größe, die die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur der Stoffe charakterisiert, aus denen die am Wärmeaustausch beteiligten Körper bestehen, nicht die Dichte ist. Diese Größe wird als spezifische Wärmekapazität des Stoffes bezeichnet und mit dem Buchstaben c bezeichnet.

Mit einem speziellen Gerät werden die spezifischen Wärmekapazitäten verschiedener Stoffe verglichen. Das Gerät besteht aus Gestellen, in denen eine dünne Paraffinplatte und ein Stab mit hindurchgeführten Stäben befestigt sind. Aluminium-, Stahl- und Messingzylinder sind an den Stangenenden verstärkt gleiche Masse.

Wir erhitzen die Zylinder auf die gleiche Temperatur, indem wir sie in ein Wassergefäß eintauchen, das auf einem heißen Elektroherd steht. Lassen Sie uns die heißen Zylinder an den Gestellen befestigen und von den Befestigungselementen lösen. Die Zylinder berühren gleichzeitig die Paraffinplatte und beginnen, das Paraffin zu schmelzen, darin zu versinken. Die Eintauchtiefe von Zylindern gleicher Masse in eine Paraffinplatte erweist sich bei gleicher Temperaturänderung als unterschiedlich.

Die Erfahrung zeigt, dass die spezifischen Wärmekapazitäten von Aluminium, Stahl und Messing unterschiedlich sind.

Nachdem wir die entsprechenden Versuche mit dem Schmelzen von Feststoffen, dem Verdampfen von Flüssigkeiten und der Verbrennung von Brennstoff durchgeführt haben, erhalten wir die folgenden quantitativen Abhängigkeiten.


Um Einheiten bestimmter Mengen zu erhalten, müssen sie aus den entsprechenden Formeln ausgedrückt werden und die Einheiten für Wärme - 1 J, Masse - 1 kg und für spezifische Wärme - und 1 K sollten in die resultierenden Ausdrücke eingesetzt werden.

Wir erhalten Einheiten: spezifische Wärmekapazität - 1 J / kg K, andere spezifische Wärmen: 1 J / kg.

Lernziel: Einführung in die Begriffe Wärmemenge und spezifische Wärmekapazität.

Entwicklungsziel: Achtsamkeit kultivieren; lernen zu denken, Schlussfolgerungen zu ziehen.

1. Themenaktualisierung

2. Erläuterung des neuen Materials. 50min.

Sie wissen bereits, dass sich die innere Energie eines Körpers sowohl durch Arbeit als auch durch Wärmeübertragung (ohne Arbeit) verändern kann.

Die Energie, die ein Körper bei der Wärmeübertragung aufnimmt oder verliert, nennt man Wärmemenge. (Notizbucheintrag)

Damit sind auch die Maßeinheiten der Wärmemenge Joule ( J).

Wir führen ein Experiment durch: zwei Gläser in einem 300 g Wasser und in dem anderen 150 g Wasser und einem Eisenzylinder mit einem Gewicht von 150 g. Beide Gläser werden auf dieselbe Fliese gestellt. Thermometer zeigen nach einiger Zeit, dass sich das Wasser in dem Gefäß, in dem sich der Körper befindet, schneller erwärmt.

Das bedeutet, dass zum Erhitzen von 150 g Eisen weniger Wärme benötigt wird als zum Erhitzen von 150 g Wasser.

Die auf den Körper übertragene Wärmemenge hängt von der Art der Substanz ab, aus der der Körper besteht. (Notizbucheintrag)

Wir schlagen die Frage vor: Ist die gleiche Wärmemenge erforderlich, um Körper gleicher Masse auf dieselbe Temperatur zu erwärmen, die jedoch aus bestehen verschiedene Substanzen?

Wir führen ein Experiment mit dem Tyndall-Gerät durch, um die spezifische Wärmekapazität zu bestimmen.

Wir fassen zusammen: Körper von verschiedener Substanz, aber gleicher Masse, geben ab, wenn sie abgekühlt werden, und fordern, wenn sie um dieselbe Gradzahl erhitzt werden unterschiedlicher Betrag Wärme.

Wir ziehen Schlussfolgerungen:

1. Um Körper gleicher Masse, die aus verschiedenen Stoffen bestehen, auf dieselbe Temperatur zu erwärmen, ist eine unterschiedliche Wärmemenge erforderlich.

2. Körper gleicher Masse, die aus verschiedenen Stoffen bestehen und auf die gleiche Temperatur erhitzt werden. Bei Abkühlung um die gleiche Gradzahl geben sie unterschiedlich viel Wärme ab.

Wir kommen zu dem Schluss, dass Die Wärmemenge, die erforderlich ist, um ein Grad Einheitsmasse verschiedener Substanzen zu erhöhen, ist unterschiedlich.

Wir geben die Definition der spezifischen Wärmekapazität.

Die physikalische Größe, die numerisch gleich der Wärmemenge ist, die auf einen Körper der Masse 1 kg übertragen werden muss, damit sich seine Temperatur um 1 Grad ändert, wird als spezifische Wärme des Stoffes bezeichnet.

Wir führen die Maßeinheit der spezifischen Wärmekapazität ein: 1J / kg * Grad.

Die physikalische Bedeutung des Begriffs : Die spezifische Wärmekapazität gibt an, wie stark sich die innere Energie von 1 g (kg) eines Stoffes ändert, wenn dieser um 1 Grad erwärmt oder abgekühlt wird.

Betrachten Sie die Tabelle der spezifischen Wärmekapazitäten einiger Substanzen.

Wir lösen das Problem analytisch

Wie viel Wärme wird benötigt, um ein Glas Wasser (200 g) von 20 0 auf 70 0 C zu erhitzen?

Zum Erhitzen 1 g pro 1 g Erforderlich - 4,2 J.

Und um 200 g pro 1 g zu erhitzen, werden 200 weitere benötigt - 200 * 4,2 J.

Und um 200 g um (70 0 -20 0) zu erhitzen, werden weitere (70-20) mehr benötigt - 200 * (70-20) * 4,2 J

Wenn wir die Daten ersetzen, erhalten wir Q = 200 * 50 * 4,2 J = 42000 J.

Wir schreiben die resultierende Formel in Bezug auf die entsprechenden Größen

4. Was bestimmt die Wärmemenge, die der Körper beim Erhitzen aufnimmt?

Bitte beachten Sie, dass die zum Erhitzen eines Körpers erforderliche Wärmemenge proportional zur Masse des Körpers und der Änderung seiner Temperatur ist.,

Es gibt zwei Zylinder gleicher Masse: Eisen und Messing. Wird die gleiche Wärmemenge benötigt, um sie um die gleiche Gradzahl zu erwärmen? Wieso den?

Wie viel Wärme wird benötigt, um 250 g Wasser von 20 o auf 60 0 C zu erhitzen?

Wie ist der Zusammenhang zwischen Kalorien und Joule?

Eine Kalorie ist die Wärmemenge, die benötigt wird, um 1 Gramm Wasser um 1 Grad zu erwärmen.

1 cal = 4,19 = 4,2 J

1 kcal = 1000 kcal

1kcal=4190J=4200J

3. Problemlösung. 28min.

Wenn in kochendem Wasser erhitzte Blei-, Zinn- und Stahlzylinder mit einer Masse von 1 kg auf Eis gelegt werden, kühlen sie ab und ein Teil des Eises darunter schmilzt. Wie ändert sich die innere Energie der Zylinder? Unter welchem ​​der Zylinder schmilzt mehr Eis, unter denen - weniger?

Ein erhitzter Stein mit einer Masse von 5 kg. Kühlt es sich im Wasser um 1 Grad ab, überträgt es 2,1 kJ Energie darauf. Wie groß ist die spezifische Wärmekapazität des Steins?

Beim Härten eines Meißels wurde er zuerst auf 650 0 erhitzt und dann in Öl getaucht, wo er auf 50 0 C abkühlte. Welche Wärmemenge wurde freigesetzt, wenn seine Masse 500 g betrug.

Wie viel Wärme wurde für die Erwärmung eines Stahlbarrens für die Kurbelwelle eines 35 kg schweren Kompressors von 20 0 auf 1220 0 C aufgewendet?

Selbstständige Arbeit

Welche Art von Wärmeübertragung?

Die Schüler vervollständigen die Tabelle.

  1. Die Raumluft wird durch die Wände erwärmt.
  2. Durch Fenster öffnen, die warme Luft enthält.
  3. Durch Glas, das die Sonnenstrahlen durchlässt.
  4. Die Erde wird durch die Sonnenstrahlen erwärmt.
  5. Die Flüssigkeit wird auf dem Herd erhitzt.
  6. Der Stahllöffel wird durch den Tee erhitzt.
  7. Die Luft wird durch eine Kerze erwärmt.
  8. Das Gas bewegt sich um die wärmeerzeugenden Teile der Maschine herum.
  9. Erhitzen des Laufs eines Maschinengewehrs.
  10. Milch kochen.

5. Hausaufgaben: Peryschkin A.V. „Physik 8“ §§7, 8; Aufgabensammlung 7-8 Lukaschik V.I. Nr. 778-780, 792.793 2 min.

Hallo! Eine scheinbar einfache Frage ist, was Wärme ist und wie viel Wärme. Aber auch einen Spezialisten, der seit mehr als einem Jahr in der Wärmekraftbranche tätig ist, kann er verwirren. Finden wir es heraus.

Bei der Wechselwirkung von Körpern mit ungleicher Temperatur kann Energie von einem Körper mit höherer Temperatur übertragen werden hohe Temperatur zu einem Körper mit niedrigerer Temperatur durch direkten Kontakt und Strahlung. Diese Form der Energieübertragung wird als Wärme bezeichnet, und die übertragene Energiemenge wird als Wärmemenge bezeichnet.

Die vom Körper aufgenommene oder abgegebene Wärmemenge hängt wesentlich von der Art des Prozesses ab, ist also eine Funktion des Prozesses. Es wird akzeptiert, dass die dem Körper zugeführte Wärmemenge positiv und die ihm entzogene Wärmemenge negativ ist.

Wird dem Arbeitsmedium die Wärmemenge Q zugeführt, die sich vollständig in Arbeit L umwandelt, so entspricht die Arbeit streng genommen (äquivalent) der Wärmemenge. Nach diesem Äquivalenzprinzip von Wärme und Arbeit, basierend auf dem Energieerhaltungssatz, kann man schreiben: Q = L. Dabei wird davon ausgegangen, dass Q und L in denselben Einheiten gemessen werden (im SI-System in J ). Wenn Q und L in verschiedenen Einheiten gemessen werden, dann kann das Prinzip der Äquivalenz von Wärme und Arbeit geschrieben werden als:

Q=AL

Der Koeffizient A in dieser Gleichung wird als thermisches Arbeitsäquivalent bezeichnet. Bei allen Prozessen der Übertragung von Wärme in Arbeit hat der Koeffizient A den gleichen konstanten Wert. Im Off-System-Einheitensystem wird Q normalerweise in kcal gemessen, L in kgf * cm, dann, nach zahlreichen Experimenten,

A \u003d 1/427 kcal (kgf * m).

Das heißt, um 1 kgf * m Arbeit zu erhalten, werden 1/427 kcal für den vollständigen Übergang von Wärme in Arbeit benötigt. Im Gegenteil, um 1 kcal zu erhalten, müssen 427 kgf * m Arbeit in Wärme umgewandelt werden.

Bestimmen wir zum Beispiel die Wärmemenge, die dem in der Technologie verwendeten Wert entspricht - 1 kWh; 1 kW ist eine Leistungseinheit, die 1 kJ / s = 102 kgf * m / s entspricht. 1 kWh (1 kW für eine Stunde) ist Arbeit:

L \u003d 1 * 3600 \u003d 3600 kJ;

L \u003d 102 * 3600 \u003d 367200 kgf * m.

Die Wärmemenge entspricht 1 kWh:

Q = L = 3600 kJ;

Q \u003d AL \u003d 1/427 * 367200 \u003d 860 kcal.

Also, 1 kWh = 3600 kJ = 367200 kgf * m = 860 kcal.

Die Wärmemenge, die zum Erhitzen des Körpers aufgewendet oder beim Abkühlen freigesetzt wird, kann der Formel entnommen werden:

Q = c*m*ΔT;

wobei Q die Wärmemenge ist, c die spezifische Wärme der Substanz ist, aus der der Körper besteht, m ​​die Masse des Körpers ist, ΔT die Temperaturdifferenz ist.

Also die Energie, die ein Körper beim Wärmeaustausch aufnimmt oder verliert Umgebung, und wird als Wärmemenge bezeichnet, und die Form der Energieübertragung wird als Wärme bezeichnet. Die Wärmemenge ist eine der wichtigsten thermodynamischen Größen in der technischen Thermodynamik.

>>Physik: Wärmemenge

Es ist möglich, die innere Energie des Gases in der Flasche nicht nur durch Verrichten von Arbeit, sondern auch durch Erhitzen des Gases zu verändern.
Wenn Sie den Kolben reparieren ( Abb.13.5), dann ändert sich das Volumen des Gases beim Erhitzen nicht und es wird keine Arbeit verrichtet. Aber die Temperatur des Gases und damit seine innere Energie steigt.

Der Vorgang, Energie von einem Körper auf einen anderen zu übertragen, ohne Arbeit zu leisten, wird als Energie bezeichnet Wärmeaustausch oder Wärmeübertragung.
Als quantitatives Maß wird die Änderung der inneren Energie bei der Wärmeübertragung bezeichnet Menge an Wärme. Die Wärmemenge wird auch als Energie bezeichnet, die der Körper bei der Wärmeübertragung abgibt.
Molekulares Bild der Wärmeübertragung
Beim Wärmeaustausch findet keine Energieumwandlung von einer Form in eine andere statt, sondern ein Teil der inneren Energie eines heißen Körpers wird auf einen kalten Körper übertragen.
Wärmemenge und Wärmekapazität. Das kennst du ja schon, einen Körper mit einer Masse zu erhitzen m Temperatur t1 bis auf Temperatur t2 Es ist notwendig, die Wärmemenge darauf zu übertragen:

Wenn ein Körper abkühlt, seine Endtemperatur t2 kleiner als die Anfangstemperatur ist t1 und die vom Körper abgegebene Wärmemenge ist negativ.
Koeffizient c in Formel (13.5) heißt spezifische Wärme Substanzen. Die spezifische Wärmekapazität ist ein numerischer Wert, der der Wärmemenge entspricht, die ein 1 kg schwerer Stoff aufnimmt oder abgibt, wenn sich seine Temperatur um 1 K ändert.
Die spezifische Wärmekapazität hängt nicht nur von den Eigenschaften des Stoffes ab, sondern auch von dem Prozess, durch den die Wärmeübertragung stattfindet. Wenn Sie ein Gas bei konstantem Druck erhitzen, dehnt es sich aus und verrichtet Arbeit. Um ein Gas bei konstantem Druck um 1°C zu erwärmen, muss es umgeladen werden große Menge Wärme als beim Erhitzen auf ein konstantes Volumen, wenn sich das Gas nur erwärmt.
Flüssigkeiten und Feststoffe dehnen sich bei Erwärmung leicht aus. Ihre spezifischen Wärmekapazitäten bei konstantem Volumen und konstantem Druck unterscheiden sich kaum.
Spezifische Verdampfungswärme. Um eine Flüssigkeit während des Siedevorgangs in Dampf umzuwandeln, muss ihr eine bestimmte Wärmemenge zugeführt werden. Die Temperatur einer Flüssigkeit ändert sich beim Sieden nicht. Die Umwandlung einer Flüssigkeit in Dampf bei konstanter Temperatur führt nicht zu einer Erhöhung der kinetischen Energie von Molekülen, sondern geht mit einer Erhöhung der potentiellen Energie ihrer Wechselwirkung einher. Schließlich ist der durchschnittliche Abstand zwischen Gasmolekülen viel größer als zwischen Flüssigkeitsmolekülen.
Der Wert, der numerisch gleich der Wärmemenge ist, die erforderlich ist, um 1 kg Flüssigkeit bei konstanter Temperatur in Dampf umzuwandeln, wird genannt spezifische Verdampfungswärme. Dieser Wert wird durch den Buchstaben gekennzeichnet r und wird in Joule pro Kilogramm (J/kg) ausgedrückt.
Die spezifische Verdampfungswärme von Wasser ist sehr hoch: rH2O\u003d 2,256 10 6 J / kg bei einer Temperatur von 100 ° C. In anderen Flüssigkeiten, z. B. Alkohol, Äther, Quecksilber, Kerosin, ist die spezifische Verdampfungswärme 3-10 mal geringer als die von Wasser.
Eine Flüssigkeit in eine Masse umwandeln m Dampf benötigt eine Wärmemenge von:

Beim Kondensieren von Dampf wird die gleiche Wärmemenge freigesetzt:

Spezifische Schmelzwärme. Wenn ein kristalliner Körper schmilzt, wird die gesamte ihm zugeführte Wärme verwendet, um die potenzielle Energie der Moleküle zu erhöhen. Die kinetische Energie der Moleküle ändert sich nicht, da das Schmelzen bei konstanter Temperatur erfolgt.
Ein Wert, der numerisch der für die Umwandlung erforderlichen Wärmemenge entspricht kristalline Substanz Ein Gewicht von 1 kg beim Schmelzpunkt in eine Flüssigkeit wird als spezifische Schmelzwärme bezeichnet.
Bei der Kristallisation eines Stoffes mit einer Masse von 1 kg wird genau so viel Wärme freigesetzt wie beim Schmelzen aufgenommen wird.
Die spezifische Schmelzwärme von Eis ist ziemlich hoch: 3,34 10 5 J/kg. „Wenn Eis keine hohe Schmelzwärme hätte“, schrieb R. Black bereits im 18. Jahrhundert, „dann müsste im Frühjahr die gesamte Eismasse in wenigen Minuten oder Sekunden schmelzen, da ständig Wärme auf Eis übertragen wird aus der Luft. Die Folgen davon wären schlimm; denn selbst in der gegenwärtigen Lage entstehen große Überschwemmungen und große Wasserströme durch das Schmelzen großer Eis- oder Schneemassen.“
Um einen kristallinen Körper mit einer Masse zu schmelzen m, die benötigte Wärmemenge ist:

Die bei der Kristallisation des Körpers freigesetzte Wärmemenge ist gleich:

Die innere Energie eines Körpers ändert sich beim Erhitzen und Abkühlen, beim Verdampfen und Kondensieren, beim Schmelzen und Kristallisieren. In allen Fällen wird dem Körper eine gewisse Wärmemenge zugeführt oder entzogen.

???
1. Was heißt Menge Wärme?
2. Wovon hängt die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes ab?
3. Was heißt spezifische Verdampfungswärme?
4. Was heißt spezifische Schmelzwärme?
5. In welchen Fällen ist die Wärmemenge positiv und in welchen Fällen negativ?

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Physik Klasse 10

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Wenn Sie Korrekturen oder Vorschläge für diese Lektion haben,

WÄRMEAUSTAUSCH.

1. Wärmeübertragung.

Wärmeaustausch oder Wärmeübertragung ist der Prozess, die innere Energie eines Körpers auf einen anderen zu übertragen, ohne Arbeit zu leisten.

Es gibt drei Arten der Wärmeübertragung.

1) Wärmeleitfähigkeit ist der Wärmeaustausch zwischen Körpern in direktem Kontakt.

2) Konvektion ist Wärmeübertragung, bei der Wärme durch Gas- oder Flüssigkeitsströme übertragen wird.

3) Strahlung ist Wärmeübertragung mittels elektromagnetischer Strahlung.

2. Die Wärmemenge.

Die Wärmemenge ist ein Maß für die Änderung der inneren Energie eines Körpers beim Wärmeaustausch. Mit Buchstaben bezeichnet Q.

Die Maßeinheit der Wärmemenge ist 1 J.

Die Wärmemenge, die ein Körper durch Wärmeübertragung von einem anderen Körper erhält, kann zur Erhöhung der Temperatur (Erhöhung der kinetischen Energie von Molekülen) oder zur Änderung des Aggregatzustands (Erhöhung der potentiellen Energie) verwendet werden.

3. Spezifische Wärmekapazität eines Stoffes.

Die Erfahrung zeigt, dass die Wärmemenge, die erforderlich ist, um einen Körper der Masse m von der Temperatur T 1 auf die Temperatur T 2 zu erwärmen, proportional zur Körpermasse m und der Temperaturdifferenz (T 2 – T 1) ist, d. h.

Q = cm(T 2 - T 1 ) = mitmΔ T,

Mit heißt spezifische Wärmekapazität der Substanz des erhitzten Körpers.

Die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes ist gleich der Wärmemenge, die 1 kg des Stoffes zugeführt werden muss, um ihn um 1 K zu erwärmen.

Einheit der spezifischen Wärmekapazität =.

Die Wärmekapazitätswerte verschiedener Stoffe können physikalischen Tabellen entnommen werden.

Genau die gleiche Wärmemenge Q wird freigesetzt, wenn der Körper um ΔT abgekühlt wird.

4. Spezifische Verdampfungswärme.

Die Erfahrung zeigt, dass die Wärmemenge, die benötigt wird, um eine Flüssigkeit in Dampf umzuwandeln, proportional zur Masse der Flüssigkeit ist, d.h.

Q = lm,

wo ist der Proportionalitätskoeffizient L heißt spezifische Verdampfungswärme.

Die spezifische Verdampfungswärme ist gleich der Wärmemenge, die notwendig ist, um 1 kg Flüssigkeit am Siedepunkt in Dampf umzuwandeln.

Maßeinheit für die spezifische Verdampfungswärme.

Beim umgekehrten Prozess, der Kondensation von Wasserdampf, wird Wärme in der gleichen Menge freigesetzt, die für die Verdampfung aufgewendet wurde.

5. Spezifische Schmelzwärme.

Die Erfahrung zeigt, dass die Wärmemenge, die benötigt wird, um einen Feststoff in eine Flüssigkeit umzuwandeln, proportional zur Masse des Körpers ist, d.h.

Q = λ m,

wobei der Proportionalitätskoeffizient λ als spezifische Schmelzwärme bezeichnet wird.

Die spezifische Schmelzwärme ist gleich der Wärmemenge, die notwendig ist, um einen 1 kg schweren Festkörper beim Schmelzpunkt in eine Flüssigkeit zu überführen.

Maßeinheit für spezifische Schmelzwärme.

Beim umgekehrten Prozess, der Kristallisation einer Flüssigkeit, wird Wärme in der gleichen Menge freigesetzt, die beim Schmelzen aufgewendet wurde.

6. Spezifische Verbrennungswärme.

Die Erfahrung zeigt, dass die bei der vollständigen Verbrennung des Kraftstoffs freigesetzte Wärmemenge proportional zur Masse des Kraftstoffs ist, d. h.

Q = qm,

Wobei der Proportionalitätsfaktor q als spezifische Verbrennungswärme bezeichnet wird.

Die spezifische Verbrennungswärme ist gleich der Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung von 1 kg Kraftstoff freigesetzt wird.

Maßeinheit für spezifische Verbrennungswärme.

7. Wärmebilanzgleichung.

Am Wärmeaustausch sind zwei oder mehr Körper beteiligt. Manche Körper geben Wärme ab, andere nehmen sie auf. Wärmeübertragung findet statt, bis die Temperaturen der Körper gleich sind. Nach dem Energieerhaltungssatz ist die abgegebene Wärmemenge gleich der aufgenommenen Wärmemenge. Auf dieser Grundlage wird die Wärmebilanzgleichung geschrieben.

Betrachten Sie ein Beispiel.

Ein Körper der Masse m 1 , dessen Wärmekapazität c 1 ist, hat die Temperatur T 1 , und ein Körper der Masse m 2 , dessen Wärmekapazität c 2 ist, hat die Temperatur T 2 . Außerdem ist T 1 größer als T 2. Diese Körper werden in Kontakt gebracht. Erfahrungsgemäß beginnt sich ein kalter Körper (m 2) aufzuheizen und ein heißer Körper (m 1) abzukühlen. Dies deutet darauf hin, dass ein Teil der inneren Energie eines heißen Körpers auf einen kalten übertragen wird und sich die Temperaturen ausgleichen. Lassen Sie uns die endgültige Gesamttemperatur mit θ bezeichnen.

Die Wärmemenge, die von einem heißen Körper auf einen kalten übertragen wird

Q übertragen. = c 1 m 1 (T 1 – θ )

Die Wärmemenge, die ein kalter Körper von einem heißen erhält

Q erhalten. = c 2 m 2 (θ – T 2 )

Nach dem Energieerhaltungssatz Q übertragen. = Q erhalten., d.h.

c 1 m 1 (T 1 – θ )= c 2 m 2 (θ – T 2 )

Lassen Sie uns die Klammern öffnen und den Wert der gesamten stationären Temperatur θ ausdrücken.

Der Temperaturwert θ wird in diesem Fall in Kelvin erhalten.

Da jedoch in den Ausdrücken für Q bestanden. und Q wird empfangen. Wenn es einen Unterschied zwischen zwei Temperaturen gibt und dieser in Kelvin und Grad Celsius gleich ist, kann die Berechnung in Grad Celsius durchgeführt werden. Dann

In diesem Fall wird der Temperaturwert θ in Grad Celsius erhalten.

Die Angleichung der Temperaturen als Ergebnis der Wärmeleitung kann auf der Grundlage der molekularkinetischen Theorie als Austausch kinetischer Energie zwischen Molekülen während der Kollision im Prozess der thermisch chaotischen Bewegung erklärt werden.

Dieses Beispiel lässt sich mit einer Grafik veranschaulichen.