Alături de energia mecanică, orice corp (sau sistem) are energie internă. Energia internă este energia repausului. Constă în mișcarea haotică termică a moleculelor care alcătuiesc corpul, energia lor potențială poziție relativă, energia cinetică și potențială a electronilor din atomi, nucleonilor din nuclee și așa mai departe.
În termodinamică, este important să se cunoască nu valoarea absolută a energiei interne, ci schimbarea acesteia.
În procesele termodinamice, se modifică doar energia cinetică a moleculelor în mișcare (energia termică nu este suficientă pentru a schimba structura unui atom, cu atât mai puțin a unui nucleu). Prin urmare, de fapt sub energie internăîn termodinamică ne referim la energie haotică termică mișcări moleculare.
Energie interna U un mol de gaz ideal este egal cu:
Prin urmare, energie interna depinde doar de temperatura. Energia internă U este o funcție starea sistemului, indiferent de fundal.
Este clar că în cazul general sistem termodinamic poate avea atât energie internă, cât și energie mecanică și sisteme diferite pot schimba aceste tipuri de energie.
schimb valutar energie mecanică caracterizat prin perfect lucrarea A,și schimbul de energie internă - cantitatea de căldură transferată Q.
De exemplu, iarna aruncai o piatră fierbinte în zăpadă. Datorită rezervei de energie potențială, munca mecanica prin zdrobirea zăpezii, iar datorită rezervei de energie internă, zăpada s-a topit. Dacă piatra era rece, adică. Dacă temperatura pietrei este egală cu temperatura mediului, atunci se va lucra numai, dar nu va exista nici un schimb de energie internă.
Deci, munca și căldura nu sunt forme speciale energie. Nu putem vorbi de rezerva de caldura sau de munca. Acest măsura transferului alt sistem de energie mecanică sau internă. Putem vorbi despre rezerva acestor energii. În plus, energia mecanică poate fi transformată în energie termală si inapoi. De exemplu, dacă loviți o nicovală cu un ciocan, atunci după un timp ciocanul și nicovala se vor încălzi (acesta este un exemplu disipare energie).
Putem da mai multe exemple de transformare a unei forme de energie în alta.
Experiența arată că, în toate cazurile, Transformarea energiei mecanice în energie termică și invers are loc întotdeauna în cantități strict echivalente. Aceasta este esența primei legi a termodinamicii, care decurge din legea conservării energiei.
Cantitatea de căldură transmisă corpului crește energia internă și efectuează lucrări asupra corpului:
| , | (4.1.1) |
- Asta e prima lege a termodinamicii , sau legea conservării energiei în termodinamică.
Regula semnăturii: dacă căldura este transferată de la mediu inconjurator acest sistem, iar dacă sistemul efectuează lucrări asupra corpurilor înconjurătoare, în acest caz . Luând în considerare regula semnului, prima lege a termodinamicii poate fi scrisă astfel:
În această expresie U– funcția de stare a sistemului; d U este diferența sa totală și δ Qşi δ A ei nu sunt. În fiecare stare, sistemul are o anumită și numai această valoare a energiei interne, deci putem scrie:
 ,
|
Este important de reținut că căldura Q si munca A depinde de modul în care se realizează trecerea de la starea 1 la starea 2 (izohoric, adiabatic etc.) și de energia internă U nu depinde. În același timp, nu se poate spune că sistemul are un anumit a acestui stat semnificația căldurii și a muncii.
Din formula (4.1.2) rezultă că cantitatea de căldură este exprimată în aceleași unități ca și munca și energia, adică. în jouli (J).
De o importanță deosebită în termodinamică sunt procesele circulare sau ciclice în care un sistem, după ce trece printr-o serie de stări, revine la starea inițială. Figura 4.1 prezintă procesul ciclic 1– A–2–b–1, în timp ce lucrarea A a fost făcută.
Orez. 4.1
Deoarece U este o funcție de stat, atunci
| (4.1.3) |
Acest lucru este valabil pentru orice funcție de stat.
Dacă atunci conform primei legi a termodinamicii, i.e. Este imposibil să construiești un motor care funcționează periodic, care să efectueze mai multă muncă decât cantitatea de energie care i-a fost transmisă din exterior. Cu alte cuvinte, o mașină cu mișcare perpetuă de primul fel este imposibilă. Aceasta este una dintre formulările primei legi a termodinamicii.
Trebuie remarcat faptul că prima lege a termodinamicii nu indică în ce direcție au loc procesele de schimbare a stării, ceea ce este unul dintre deficiențele sale.
SCHIMB DE CALDURA.
1. Transfer de căldură.
Schimb de căldură sau transfer de căldură este procesul de transfer al energiei interne a unui corp către altul fără a lucra.
Există trei tipuri de transfer de căldură.
1) Conductivitate termică– acesta este schimbul de căldură între corpuri în timpul contactului lor direct.
2) Convecție- Acesta este un schimb de căldură în care căldura este transferată prin fluxuri de gaz sau lichid.
3) Radiația– Acesta este schimbul de căldură prin radiație electromagnetică.
2. Cantitatea de căldură.
Cantitatea de căldură este o măsură a modificării energiei interne a unui corp în timpul schimbului de căldură. Notat prin scrisoare Q.
Unitatea de măsură a cantității de căldură = 1 J.
Cantitatea de căldură primită de un corp de la alt corp ca urmare a schimbului de căldură poate fi cheltuită pentru creșterea temperaturii (creșterea energiei cinetice a moleculelor) sau schimbarea stării de agregare (creșterea energiei potențiale).
3. Capacitatea termică specifică a substanței.
Experiența arată că cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un corp de masă m de la temperatura T 1 la temperatura T 2 este proporțională cu masa corpului m și diferența de temperatură (T 2 - T 1), adică.
Q = cm(T 2 - T 1 ) = smΔ T,
Cu se numește capacitatea termică specifică a substanței corpului încălzit.
Capacitatea termică specifică a unei substanțe este egală cu cantitatea de căldură care trebuie transmisă unui kg de substanță pentru a o încălzi cu 1 K.
Unitatea de măsură a capacității termice specifice =.
Valorile capacității termice pentru diferite substanțe pot fi găsite în tabelele fizice.
Exact aceeași cantitate de căldură Q va fi eliberată atunci când corpul este răcit de ΔT.
4.Caldura specifica de vaporizare.
Experiența arată că cantitatea de căldură necesară pentru a transforma un lichid în abur este proporțională cu masa lichidului, adică.
Q = Lm,
unde este coeficientul de proporționalitate L numit căldura specifică vaporizare.
Căldura specifică de vaporizare este egală cu cantitatea de căldură necesară pentru a transforma 1 kg de lichid la punctul de fierbere în abur.
O unitate de măsură pentru căldura specifică de vaporizare.
În timpul procesului invers, condensarea aburului, căldura este eliberată în aceeași cantitate care a fost cheltuită pentru formarea aburului.
5. Căldura specifică de fuziune.
Experiența arată că cantitatea de căldură necesară pentru a transforma un solid într-un lichid este proporțională cu masa corpului, adică.
Q = λ m,
unde coeficientul de proporționalitate λ se numește căldură specifică de fuziune.
Căldura specifică de fuziune este egală cu cantitatea de căldură necesară pentru a transforma un corp solid cu o greutate de 1 kg într-un lichid la punctul de topire.
O unitate de măsură pentru căldura specifică de fuziune.
În timpul procesului invers, cristalizarea lichidului, căldura este eliberată în aceeași cantitate care a fost cheltuită la topire.
6. Căldura specifică de ardere.
Experiența arată că cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a combustibilului este proporțională cu masa combustibilului, adică.
Q = qm,
Unde coeficientul de proporționalitate q se numește căldură specifică de ardere.
Căldura specifică de ardere este egală cu cantitatea de căldură degajată în timpul arderii complete a 1 kg de combustibil.
Unitate de măsură a căldurii specifice de ardere.
7. Ecuația echilibrului termic.
Schimbul de căldură implică două sau mai multe corpuri. Unele corpuri degajă căldură, în timp ce altele o primesc. Schimbul de căldură are loc până când temperaturile corpurilor devin egale. Conform legii conservării energiei, cantitatea de căldură care este eliberată este egală cu cantitatea care este primită. Pe această bază, se scrie ecuația bilanţului termic.
Să ne uităm la un exemplu.
Un corp de masă m 1, a cărui capacitate termică este c 1, are o temperatură T 1, iar un corp de masă m 2, a cărui capacitate termică este c 2, are o temperatură T 2. Mai mult, T1 este mai mare decât T2. Aceste corpuri sunt aduse în contact. Experiența arată că un corp rece (m 2) începe să se încălzească, iar un corp fierbinte (m 1) începe să se răcească. Acest lucru sugerează că o parte din energia internă a corpului fierbinte este transferată în cel rece, iar temperaturile sunt egalizate. Să notăm temperatura finală totală cu θ. 
Cantitatea de căldură transferată de la un corp fierbinte la unul rece
Q transferat. = c 1 m 1 (T 1 – θ )
Cantitatea de căldură primită de un corp rece de la unul fierbinte
Q primit. = c 2 m 2 (θ – T 2 )
Conform legii conservării energiei Q transferat. = Q primit., adică
c 1 m 1 (T 1 – θ )= c 2 m 2 (θ – T 2 )
Să deschidem parantezele și să exprimăm valoarea temperaturii totale la starea de echilibru θ.
Valoarea temperaturii θ in în acest caz,îl obținem în kelvins.
Totuși, deoarece Q este trecut în expresii. iar Q este primit. este diferența dintre două temperaturi și este aceeași atât în Kelvin, cât și în grade Celsius, atunci calculul poate fi efectuat în grade Celsius. Apoi
În acest caz, obținem valoarea temperaturii θ în grade Celsius.
Egalizarea temperaturilor ca rezultat al conductivității termice poate fi explicată pe baza teoriei cinetice moleculare ca schimbul de energie cinetică între molecule la ciocnirea în procesul mișcării haotice termice.
Acest exemplu poate fi ilustrat cu un grafic. 
1. Modificarea energiei interne prin efectuarea muncii este caracterizată de cantitatea de muncă, adică. munca este o măsură a schimbării energiei interne într-un proces dat. Modificarea energiei interne a unui corp în timpul transferului de căldură este caracterizată de o mărime numită cantitatea de căldură.
Cantitatea de căldură este modificarea energiei interne a unui corp în timpul procesului de transfer de căldură fără a lucra.
Cantitatea de căldură este notată cu litera \(Q\) . Deoarece cantitatea de căldură este o măsură a modificării energiei interne, unitatea sa este joule (1 J).
Când un corp transferă o anumită cantitate de căldură fără să lucreze, energia sa internă crește dacă corpul degajă o anumită cantitate de căldură, atunci energia sa internă scade.
2. Dacă turnați 100 g de apă în două vase identice, unul și 400 g în celălalt la aceeași temperatură și le puneți pe arzătoare identice, atunci apa din primul vas va fierbe mai devreme. Astfel, cu cât greutatea corporală este mai mare, cu atât cantitate mare este nevoie de căldură pentru ca acesta să se încălzească. Același lucru este valabil și în cazul răcirii: atunci când un corp de masă mai mare este răcit, degajă o cantitate mai mare de căldură. Aceste corpuri sunt făcute din aceeași substanță și se încălzesc sau se răcesc cu același număr de grade.
3. Dacă acum încălzim 100 g de apă de la 30 la 60 °C, i.e. la 30 °C, apoi până la 100 °C, adică cu 70 °C, apoi în primul caz va dura mai puțin timp pentru încălzire decât în al doilea și, în consecință, încălzirea apei cu 30 °C va necesita mai puțină căldură decât încălzirea apei cu 70 °C. Astfel, cantitatea de căldură este direct proporțională cu diferența dintre temperaturile finale \((t_2\,^\circ C) \) și inițiale \((t_1\,^\circ C) \): \( Q\sim(t_2-t_1) \) .
4. Dacă acum turnați 100 g de apă într-un vas și turnați puțină apă într-un alt vas identic și puneți în el un corp metalic astfel încât masa sa și masa de apă să fie de 100 g și încălziți vasele pe plăci identice, atunci veți observa că într-un vas care conține doar apă va avea o temperatură mai scăzută decât unul care conține apă și un corp metalic. Prin urmare, pentru ca temperatura conținutului din ambele vase să fie aceeași, este necesar să se transfere mai multă căldură apei decât apei și corpului metalic. Astfel, cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea unui corp depinde de tipul de substanță din care este făcut corpul.
5. Dependența cantității de căldură necesară pentru încălzirea unui corp de tipul de substanță este caracterizată de o mărime fizică numită capacitatea termică specifică a unei substanțe.
O cantitate fizică egală cu cantitatea de căldură care trebuie transmisă unui kg de substanță pentru a o încălzi cu 1 ° C (sau 1 K) se numește capacitatea termică specifică a substanței.
1 kg de substanță eliberează aceeași cantitate de căldură atunci când este răcit cu 1 °C.
Capacitatea termică specifică este notată cu litera \(c\). Unitatea de capacitate termică specifică este 1 J/kg °C sau 1 J/kg K.
Capacitatea termică specifică a substanțelor se determină experimental. Lichidele au o capacitate termică specifică mai mare decât metalele; Apa are cea mai mare căldură specifică, aurul are o căldură specifică foarte mică.
Căldura specifică a plumbului este de 140 J/kg °C. Aceasta înseamnă că pentru a încălzi 1 kg de plumb cu 1 °C este necesar să consumați o cantitate de căldură de 140 J. Aceeași cantitate de căldură va fi eliberată atunci când 1 kg de apă se răcește cu 1 °C.
Deoarece cantitatea de căldură este egală cu modificarea energiei interne a corpului, putem spune că capacitatea termică specifică arată cât de mult se modifică energia internă a 1 kg dintr-o substanță atunci când temperatura acesteia se schimbă cu 1 °C. În special, energia internă a 1 kg de plumb crește cu 140 J când este încălzit cu 1 °C și scade cu 140 J când este răcit.
Cantitatea de căldură \(Q \) necesară pentru a încălzi un corp de masă \(m \) de la temperatura \((t_1\,^\circ C) \) la temperatura \((t_2\,^\ circ C) \) este egal cu produsul capacității termice specifice a substanței, masa corporală și diferența dintre temperaturile finale și inițiale, i.e.
\[ Q=cm(t_2()^\circ-t_1()^\circ) \]
Aceeași formulă este folosită pentru a calcula cantitatea de căldură pe care o degajă un corp atunci când se răcește. Numai în acest caz temperatura finală trebuie scăzută din temperatura inițială, adică. din valoare mai mare scade temperatura mai mica.
6. Exemplu de rezolvare a problemei. 100 g de apă la o temperatură de 20 °C se toarnă într-un pahar care conține 200 g de apă la o temperatură de 80 °C. După care temperatura din vas a ajuns la 60 °C. Câtă căldură a primit apa rece și câtă căldură a emis apa caldă?
Când rezolvați o problemă, trebuie să efectuați următoarea secvență de acțiuni:
- notează pe scurt condițiile problemei;
- convertiți valorile cantităților în SI;
- analizați problema, stabiliți ce corpuri sunt implicate în schimbul de căldură, care corpuri emit energie și care primesc;
- rezolva problema in vedere generala;
- efectuați calcule;
- analiza răspunsul primit.
1. Sarcina.
Dat:
\(m_1 \) = 200 g
\(m_2\) = 100 g
\(t_1 \) = 80 °C
\(t_2 \) = 20 °C
\(t\) = 60 °C
______________
\(Q_1 \) — ? \(Q_2 \) — ?
\(c_1 \) = 4200 J/kg °C
2. SI:\(m_1\) = 0,2 kg; \(m_2\) = 0,1 kg.
3. Analiza sarcinilor. Problema descrie procesul de schimb de căldură între cald și apă rece. Apa fierbinte degajă o cantitate de căldură \(Q_1 \) și se răcește de la temperatură \(t_1 \) la temperatură \(t \) . Apă rece primește cantitatea de căldură \(Q_2 \) și se încălzește de la temperatură \(t_2 \) la temperatură \(t \) .
4. Rezolvarea problemei în formă generală. Cantitatea de căldură dată apa fierbinte, se calculează prin formula: \(Q_1=c_1m_1(t_1-t) \) .
Cantitatea de căldură primită de apa rece se calculează prin formula: \(Q_2=c_2m_2(t-t_2) \) .
5.
Calcule.
\(Q_1 \) = 4200 J/kg · °С · 0,2 kg · 20 °С = 16800 J
\(Q_2\) = 4200 J/kg °C 0,1 kg 40 °C = 16800 J
6. Raspunsul este ca cantitatea de caldura degajata de apa calda este egala cu cantitatea de caldura primita de apa rece. În acest caz s-a luat în considerare o situație idealizată și nu s-a ținut cont de faptul că s-a folosit o anumită cantitate de căldură pentru a încălzi paharul în care se afla apa și aerul din jur. În realitate, cantitatea de căldură degajată de apa caldă este mai mare decât cantitatea de căldură primită de apa rece.
Partea 1
1. Capacitatea termică specifică a argintului este de 250 J/(kg °C). Ce înseamnă acest lucru?
1) când 1 kg de argint se răcește la 250 °C, se eliberează o cantitate de căldură de 1 J
2) când 250 kg de argint se răcește cu 1 °C, se eliberează o cantitate de căldură de 1 J
3) când 250 kg de argint se răcește cu 1 °C, o cantitate de căldură de 1 J este absorbită
4) când 1 kg de argint se răcește cu 1 °C, se eliberează o cantitate de căldură de 250 J
2. Capacitatea termică specifică a zincului este de 400 J/(kg °C). Înseamnă că
1) când 1 kg de zinc este încălzit la 400 °C, energia sa internă crește cu 1 J
2) când 400 kg de zinc sunt încălzite cu 1 °C, energia sa internă crește cu 1 J
3) pentru a încălzi 400 kg de zinc cu 1 °C este necesar să consumați 1 J de energie
4) când 1 kg de zinc este încălzit cu 1 °C, energia sa internă crește cu 400 J
3. La transfer corp solid masa \(m \) cantitatea de căldură \(Q \) temperatura corpului crescută cu \(\Delta t^\circ \) . Care dintre următoarele expresii determină capacitatea termică specifică a substanței acestui corp?
1) \(\frac(m\Delta t^\circ)(Q) \)
2) \(\frac(Q)(m\Delta t^\circ) \)
3) \(\frac(Q)(\Delta t^\circ) \)
4) \(Qm\Delta t^\circ \)
4. Figura prezintă un grafic al dependenței cantității de căldură necesară pentru a încălzi două corpuri (1 și 2) de aceeași masă de temperatură. Comparați valorile capacității termice specifice (\(c_1 \) și (c_2 \) ) ale substanțelor din care sunt fabricate aceste corpuri.
1) \(c_1=c_2 \)
2) \(c_1>c_2 \)
3)\(c_1
5. Diagrama arată cantitatea de căldură transferată către două corpuri de masă egală atunci când temperatura lor se modifică cu același număr de grade. Ce relație este corectă pentru capacitățile termice specifice ale substanțelor din care sunt formate corpurile?
1) \(c_1=c_2\)
2) \(c_1=3c_2\)
3) \(c_2=3c_1\)
4) \(c_2=2c_1\)
6. Figura prezintă un grafic al temperaturii unui corp solid în funcție de cantitatea de căldură pe care o degajă. Greutate corporală 4 kg. Care este capacitatea termică specifică a substanței acestui corp?
1) 500 J/(kg °C)
2) 250 J/(kg °C)
3) 125 J/(kg °C)
4) 100 J/(kg °C)
7. La încălzirea unei substanțe cristaline care cântărește 100 g, s-a măsurat temperatura substanței și cantitatea de căldură transmisă substanței. Datele de măsurare au fost prezentate sub formă de tabel. Presupunând că pierderile de energie pot fi neglijate, determinați capacitatea termică specifică a substanței în stare solidă.
1) 192 J/(kg °C)
2) 240 J/(kg °C)
3) 576 J/(kg °C)
4) 480 J/(kg °C)
8. Pentru a încălzi 192 g de molibden cu 1 K, trebuie să transferați o cantitate de căldură de 48 J Care este căldura specifică a acestei substanțe?
1) 250 J/(kg K)
2) 24 J/(kg K)
3) 4·10 -3 J/(kg K)
4) 0,92 J/(kg K)
9. Ce cantitate de căldură este necesară pentru a încălzi 100 g de plumb de la 27 la 47 °C?
1) 390 J
2) 26 kJ
3) 260 J
4) 390 kJ
10. Încălzirea unei cărămizi de la 20 la 85 °C necesită aceeași cantitate de căldură ca și încălzirea apei de aceeași masă cu 13 °C. Capacitatea termică specifică a cărămizii este
1) 840 J/(kg K)
2) 21000 J/(kg K)
3) 2100 J/(kg K)
4) 1680 J/(kg K)
11. Din lista de afirmații de mai jos, selectați două dintre cele corecte și scrieți numărul lor în tabel.
1) Cantitatea de căldură pe care o primește un corp atunci când temperatura îi crește cu un anumit număr de grade este egală cu cantitatea de căldură pe care o degajă acest corp când temperatura lui scade cu același număr de grade.
2) Când o substanță se răcește, energia ei internă crește.
3) Cantitatea de căldură pe care o primește o substanță atunci când este încălzită este folosită în principal pentru a crește energia cinetică a moleculelor sale.
4) Cantitatea de căldură pe care o primește o substanță atunci când este încălzită este folosită în principal pentru a crește energia potențială de interacțiune a moleculelor sale
5) Energia internă a unui corp poate fi schimbată numai prin împărțirea acestuia cu o anumită cantitate de căldură
12. Tabelul prezintă rezultatele măsurătorilor de masă \(m\) , modificări de temperatură \(\Delta t\) și cantitatea de căldură \(Q\) eliberată în timpul răcirii cilindrilor din cupru sau aluminiu .
Ce afirmații corespund rezultatelor experimentului? Selectați două corecte din lista oferită. Indicați-le numerele. Pe baza măsurătorilor efectuate, se poate argumenta că cantitatea de căldură eliberată în timpul răcirii
1) depinde de substanța din care este fabricat cilindrul.
2) nu depinde de substanța din care este fabricat cilindrul.
3) crește odată cu creșterea masei cilindrului.
4) crește odată cu creșterea diferenței de temperatură.
5) capacitatea termică specifică a aluminiului este de 4 ori mai mare decât capacitatea termică specifică a staniului.
Partea 2
C1. Un corp solid care cântărește 2 kg este plasat într-un cuptor de 2 kW și începe să se încălzească. Figura arată dependența temperaturii \(t\) a acestui corp de timpul de încălzire \(\tau \) . Care este capacitatea termică specifică a substanței?
1) 400 J/(kg °C)
2) 200 J/(kg °C)
3) 40 J/(kg °C)
4) 20 J/(kg °C)
Răspunsuri
După cum se știe, în timpul diferitelor procese mecanice are loc o schimbare a energiei mecanice W meh. O măsură a schimbării energiei mecanice este munca forțelor aplicate sistemului:
\(~\Delta W_(meh) = A.\)
În timpul schimbului de căldură, are loc o schimbare a energiei interne a corpului. O măsură a schimbării energiei interne în timpul transferului de căldură este cantitatea de căldură.
Cantitatea de căldură este o măsură a modificării energiei interne la care un corp o primește (sau renunță) în timpul procesului de schimb de căldură.
Astfel, atât munca cât și cantitatea de căldură caracterizează schimbarea energiei, dar nu sunt identice cu energia. Ele nu caracterizează starea sistemului în sine, ci determină procesul de tranziție a energiei de la un tip la altul (de la un corp la altul) atunci când starea se schimbă și depind semnificativ de natura procesului.
Principala diferență dintre muncă și cantitatea de căldură este că munca caracterizează procesul de modificare a energiei interne a unui sistem, însoțită de transformarea energiei de la un tip la altul (din mecanic în intern). Cantitatea de căldură caracterizează procesul de transfer al energiei interne de la un corp la altul (de la mai încălzit la mai puțin încălzit), neînsoțit de transformări energetice.
Experiența arată că cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi o masă corporală m asupra temperaturii T 1 la temperatură T 2, calculat prin formula
\(~Q = cm (T_2 - T_1) = cm \Delta T, \qquad (1)\)
Unde c- capacitatea termică specifică a substanței;
\(~c = \frac(Q)(m (T_2 - T_1)).\)
Unitatea SI a capacității termice specifice este joule pe kilogram Kelvin (J/(kg K)).
Căldura specifică c este numeric egală cu cantitatea de căldură care trebuie transmisă unui corp care cântărește 1 kg pentru a-l încălzi cu 1 K.
Capacitate termica corp C T este numeric egal cu cantitatea de căldură necesară pentru a modifica temperatura corpului cu 1 K:
\(~C_T = \frac(Q)(T_2 - T_1) = cm.\)
Unitatea SI a capacității de căldură a unui corp este joule pe Kelvin (J/K).
Pentru a transforma un lichid în abur la o temperatură constantă, este necesar să consumați o cantitate de căldură
\(~Q = Lm, \qquad (2)\)
Unde L- caldura specifica de vaporizare. Când aburul se condensează, se eliberează aceeași cantitate de căldură.
Pentru a topi un corp cristalin cântărind m la punctul de topire, organismul trebuie să comunice cantitatea de căldură
\(~Q = \lambda m, \qquad (3)\)
Unde λ - căldură specifică de fuziune. Când un corp cristalizează, se eliberează aceeași cantitate de căldură.
Cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a unei mase de combustibil m,
\(~Q = qm, \qquad (4)\)
Unde q- caldura specifica de ardere.
Unitatea SI a căldurilor specifice de vaporizare, topire și ardere este joule pe kilogram (J/kg).
Literatură
Aksenovich L. A. Fizica în liceu: Teorie. Sarcini. Teste: manual. alocație pentru instituțiile care oferă învățământ general. mediu, educație / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - P. 154-155.
Modificarea energiei interne prin efectuarea muncii este caracterizată de cantitatea de muncă, adică. munca este o măsură a schimbării energiei interne într-un proces dat. Modificarea energiei interne a unui corp în timpul transferului de căldură este caracterizată de o cantitate numită cantitate de căldură.
este o modificare a energiei interne a unui corp în timpul procesului de transfer de căldură fără a efectua muncă. Cantitatea de căldură este indicată prin literă Q .
Munca, energia internă și căldura sunt măsurate în aceleași unități - jouli ( J), ca orice tip de energie.
În măsurătorile termice, o unitate specială de energie a fost folosită anterior ca unitate de cantitate de căldură - caloria ( fecale), egal cu cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 gram de apă cu 1 grad Celsius (mai precis, de la 19,5 la 20,5 ° C). Această unitate, în special, este utilizată în prezent la calcularea consumului de căldură (energie termică) în blocurile de apartamente. Echivalentul mecanic al căldurii a fost stabilit experimental - relația dintre calorii și joule: 1 cal = 4,2 J.
Când un corp transferă o anumită cantitate de căldură fără să lucreze, energia sa internă crește dacă corpul degajă o anumită cantitate de căldură, atunci energia sa internă scade.
Dacă turnați 100 g de apă în două vase identice, unul și 400 g în celălalt la aceeași temperatură și le puneți pe arzătoare identice, atunci apa din primul vas va fierbe mai devreme. Astfel, cu cât masa corporală este mai mare, cu atât este mai mare cantitatea de căldură de care are nevoie pentru a se încălzi. La fel este și cu răcirea.
Cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un corp depinde și de tipul de substanță din care este făcut corpul. Această dependență a cantității de căldură necesară pentru încălzirea unui corp de tipul de substanță este caracterizată de o mărime fizică numită capacitate termică specifică substante.
este o mărime fizică egală cu cantitatea de căldură care trebuie transmisă unui kg de substanță pentru a o încălzi cu 1 °C (sau 1 K). 1 kg de substanță eliberează aceeași cantitate de căldură atunci când este răcit cu 1 °C.
Capacitatea termică specifică este desemnată prin literă Cu. Unitatea de măsură a capacității termice specifice este 1 J/kg °C sau 1 J/kg °K.
Capacitatea termică specifică a substanțelor se determină experimental. Lichidele au o capacitate termică specifică mai mare decât metalele; Apa are cea mai mare căldură specifică, aurul are o căldură specifică foarte mică.
Deoarece cantitatea de căldură este egală cu modificarea energiei interne a corpului, putem spune că capacitatea termică specifică arată cât de mult se modifică energia internă. 1 kg substanță atunci când temperatura ei se modifică cu 1 °C. În special, energia internă a 1 kg de plumb crește cu 140 J când este încălzit cu 1 °C și scade cu 140 J când este răcit.
Q necesare pentru încălzirea unui corp de masă m asupra temperaturii t 1 °C până la temperatură t 2 °С, este egal cu produsul capacității termice specifice a substanței, masa corporală și diferența dintre temperaturile finale și inițiale, i.e.Q = c ∙ m (t 2 - t 1)
Aceeași formulă este folosită pentru a calcula cantitatea de căldură pe care o degajă un corp la răcire. Numai în acest caz temperatura finală trebuie scăzută din temperatura inițială, adică. Scădeți temperatura mai mică din temperatura mai mare.
Acesta este un rezumat al subiectului „Cantitatea de căldură. Căldura specifică". Selectați pașii următori:
- Accesați următorul rezumat:
