🗊Презентация Количество теплоты. Единицы количества теплоты. Удельная теплоемкость. Уравнение теплового баланса

Количество теплоты. Единицы количества теплоты. Удельная теплоемкость. г. Москва, Восточный округ.АНО ОО "Русская Международная Школа" . (Ловцова Анжелика Фёдоровна- учитель физики и астрономии).

Отвлекись от повседневной суеты, И внимательней взгляни по сторонам. Часто мы не замечаем красоты, Что подарена самой природой нам!

Способы изменения внутренней энергии тела Совершение механической работы Теплопередача Теплопроводность Излучение Конвекция

Теплопередача. Виды теплопередачи

Теплопередача. Виды теплопередачи ТЕПЛОПЕРЕДАЧА (или теплообмен) - один из способов изменения внутренней энергии тела (или системы тел), при этом внутренняя энергия одного тела переходит во внутреннюю энергию другого тела без совершения механической работы. Теплота способна переходить только от тела с более высокой температурой к телу менее нагретому Теплообмен всегда протекает так, что убыль внутренней энергии одних тел всегда сопровождается таким же приращением внутренней энергии других тел, участвующих в теплообмене. Это является частным случаем закона сохранения энергии.

Виды теплопередачи. Теплопроводность. Теплопроводность - перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым за счет теплового движения и взаимодействия микрочастиц (атомов, молекул, ионов и т.п.), который приводит к выравниванию температуры тела. Не сопровождается переносом вещества! Этот вид передачи внутренней энергии характерен как для твердых веществ, так и для жидкостей и газов. Теплопроводность различных веществ разная. Металлы обладают самой высокой теплопроводностью, причем у разных металлов теплопроводность отличается. Жидкости обладают меньшей теплопроводностью, чем твердые тела, а газы меньшей, чем жидкости.

Виды теплопередачи. Конвекция. Конвекция - вид теплопередачи, при котором энергия передается потоками (струями) вещества. Характерна для жидкостей и газов.

Виды теплопередачи. Излучение. Излучение - вид теплопередачи, при котором энергия передается с помощью электромагнитных волн (преимущественно инфракрасного диапазона). Может происходить в вакууме

Количество теплоты Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количеством теплоты. Q – количество теплоты

От каких величин зависит количество теплоты? Количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела, зависит от его массы. Чем больше масса тела, тем большее количество теплоты надо затратить, чтобы изменить его температуру на одно и то же число градусов.

От каких величин зависит количество теплоты? Количество теплоты, которое необходимо для нагревания, зависит от того, на сколько градусов нагревается тело, т.е. количество теплоты зависит от разности температур тела.

От каких величин зависит количество теплоты? Количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела, зависит от того, из какого вещества оно состоит, т. е. от рода вещества. Нагревание разных веществ равной массы

От каких величин зависит количество теплоты? Вывод: количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела (или выделяемое при остывании), зависит от массы этого тела, от изменения его температуры и рода вещества.

Единицы количества теплоты Количество теплоты обозначают буквой Q. Как и всякий другой вид энергии, количество теплоты измеряют в джоулях (Дж) или в килоджоулях (кДж). 1 кДж = 1000 Дж. Однако измерять количество теплоты учёные стали задолго до того, как в физике появилось понятие энергии. Тогда была установлена особая единица для измерения количества теплоты — калория (кал) или килокалория (ккал). (Калория — от лат. калор — тепло, жар.) 1 ккал = 1000 кал. Калория — это количество теплоты, которое необходимо для нагревания 1 г воды на 1°С. 1 кал = 4,19 Дж ≈ 4,2 Дж. 1 ккал = 4190 Дж ≈ 4200 Дж ≈ 4,2 кДж.

Обозначается: с единица измерения: Дж/кг·°С Физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы его температура изменилась на 1ºС, называется удельной теплоемкостью вещества. Удельная теплоемкость вещества

Удельная теплоемкость меди равна Удельная теплоемкость меди равна 400 Дж/кг·°С. Это означает, что для нагревания меди m =1 кг на 1ºС необходимо количество теплоты, равное 400 Дж ( при охлаждении 1 кг меди на 1ºС выделяется Q= 400Дж)

У разных веществ удельная теплоемкость имеет разные значения.

Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении. Количество теплоты, которое получает (или отдаёт) тело, зависит от его массы, рода вещества, и изменения температуры. Q = сm(t 2 - t 1) Q- количество теплоты С- удельная теплоемкость вещества t1 и t2 — это начальная и конечная температуры тела Если тело нагревается, Q > 0, если тело теряет тепло, то Q < 0. Опыт показывает, что если между телами происходит теплообмен, то внутренняя энергия всех нагревающихся тел увеличивается настолько, насколько уменьшается внутренняя энергия остывающих тел.

Удельная теплоемкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях, различна. Например, у воды с = 4200 Дж/кг·°С; у льда с = 2100 Дж/кг·°С у водяного пара с =2200 Дж/кг·°С

Вода — вещество особенное, обладающее самой высокой среди жидкостей удельной теплоёмкостью. В связи с этим вода в морях и океанах, нагреваясь летом, поглощает из окружающей среды огромное количество теплоты. А зимой вода остывает и отдаёт в окружающую среду большое количество теплоты.   Поэтому в районах, расположенных вблизи водоёмов, летом не бывает очень жарко, а зимой очень холодно.

Из-за высокой удельной теплоёмкости воду широко используют в технике и быту Например, в отопительных системах домов, при охлаждении деталей во время их обработки на станках, в медицине (в грелках) и др.  

Именно благодаря высокой удельной теплоёмкости, вода является одним из лучших средств для борьбы с огнём. Соприкасаясь с пламенем, она моментально превращается в пар, отнимая большое количество теплоты у горящего предмета.  

Подумай и ответь! 1. Удельная теплоёмкость кирпича равна 880 Дж/кг˚С. Что это означает? 2. Почему медная проволока нагревается быстрее, чем таких же размеров деревянная палочка? 3. Почему в медицинских грелках используют воду?

Медицинские грелки наполняют горячей водой, а не воздухом, т.к. у воды удельная теплоемкость выше, и водная грелка охлаждается дольше, чем воздушная.

C=c*m Теплоёмкость — физическая величина, определяемая как количество теплоты, которое необходимо подвести к телу в данном процессе, чтобы его температура возросла на один Кельвин. Чем больше масса тела, тем больше требуется теплоты для его нагревания, и теплоёмкость тела пропорциональна количеству вещества, содержащегося в нём. Количество вещества может характеризоваться массой или количеством молей. Поэтому удобно пользоваться понятиями удельной теплоёмкости (теплоёмкости единицы массы тела): Уде́льная теплоёмкость — отношение теплоёмкости к массе, теплоёмкость ЕДИНИЧНОЙ МАССЫ вещества (разная для различных веществ); физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать единичной массе данного вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу. Слово "удельная" - значит, величина, отнесенная к единице чего либо (вес, масса, объем, количество и т. д. ).

Подумай и ответь! 4. Воду часто применяют в качестве охладителя  в двигателях внутреннего сгорания и атомных реакторах, т.к. она……

Boдa oблaдaeт бoльшoй удeльнoй тeплoeмкocтью. Из-зa бoльшoй тeплoeмкocти вoдa мeдлeннo нaгpeвaeтcя и мeдлeннo ocтывaeт. Пoэтoму вoду чacтo пpимeняют в кaчecтвe oxлaдитeля в двигaтeляx внутpeннeгo cгopaния и aтoмныx peaктopax, т.к. oнa пoглoщaeт мнoгo тeплoты пpи нaгpeвaнии, a caмa пpи этoм нaгpeвaeтcя мeдлeннo.

Подумай и ответь! 5.Почему в районах, расположенных вблизи водоёмов, летом не бывает очень жарко, а зимой очень холодно?

Удельная теплоемкость воды самая большая. В связи с этим вода в водоемах , нагреваясь летом, поглощает большое количество теплоты. Поэтому в районах, расположенных вблизи водоемов, летом не бывает очень жарко, а зимой очень холодно.

Подумай и ответь! 6. Какой водой эффективнее тушить огонь: горячей или холодной?

Во время пожара вы вряд ли будете думать о том, какой температуры воду нужно взять для более эффективного тушения. Но на самом деле этот параметр сильно влияет на время, которое вам понадобится для устранения возгорания. Вот рассуждения на этот счет... Казалось бы, ответ на этот вопрос очевиден: холодная вода быстрее потушит пожар, ведь она сильнее остудит горящие предметы. Но на самом деле горячая вода более эффективна в тушении пожара, чем холодная. Это объясняется целым рядом факторов. Прежде чем разобраться в этом вопросе, стоит вспомнить три главных фактора, поддерживающих горение — высокая температура, окислитель и топливо. Если убрать любой из этих факторов, то возгорание можно сильно замедлить или даже остановить. Самым эффективным считается удаление окислителя — кислорода. Сделать это можно, накрыв очаг возгорания плотным негорючим материалом, который ограничит доступ воздуха к пламени. В случае большой площади возгорания используют углекислотные огнетушители, которые позволяет вытеснить кислород из зоны возгорания углекислым газом и потушить огонь. Вода тушит пожар, ограничивая сразу два фактора — высокую температуру и доступ к окислителю. Охлаждения горящих материалов в очаге происходит из-за того, что при нагревании вода начинает испаряться, тем самым понижая свою температуру. Кроме того, как только жидкая вода превращается в пар, она создает своего рода барьер между горящим топливом и кислородом воздуха. Вода более эффективна, чем большинство других жидкостей при тушении пожаров, благодаря своим физическим свойствам — теплоемкости и скрытой теплоте испарения. Теплоемкость — это количество тепла, необходимое для повышения температуры вещества на один кельвин. У воды одна из самых высоких теплоемкостей среди жидкостей — вам потребуется 4,182 кДж, чтобы нагреть литр воды на 1 градус кельвина. Таким образом, большое количество тепла поглощается водой, которая повышает за счет этого свою температуру. Однако эта тепловая энергия обеспечивает лишь часть охлаждающего эффекта. Удельная энергия, поглощаемая при переходе жидкой воды в пар, значительно выше 4,182 кДж/кг и дополнительно усиливает охлаждающий эффект. Как только вода достигает своей температуры кипения в 100°C, поглощаемое тепло начинает использоваться для фазового перехода, а не для нагрева. Количество тепла, необходимое для разрыва всех связей и, таким образом, превращения жидкой воды в водяной пар, называется скрытой теплотой испарения. Для воды скрытая теплота испарения довольно высока и составляет около 2260 кДж/кг. Когда используется холодная вода, первое время она нагревается до температуры кипения. Горячей воде требуется меньше времени для испарения, поэтому она быстрее отнимает тепло у пламени и тушит его. По материалам Science ABC.

Познакомься с интересными фактами ИНТЕРЕСНО ..что в пустынях днем очень жарко, а ночью температура падает ниже 0°С. Это происходит потому,  что песок обладает малой удельной теплоемкостью, поэтому быстро нагревается и охлаждается  ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ? В характере теплоемкости большинства химических элементов в твердом состоянии существует  определенная закономерность. Например, у металлов с небольшими  атомными номерами  удельная теплоемкость велика,  а у металлов с большими номерами – мала. Человек и животные передают тепло окружающей среде (теплопродукция). Теплопродукция одного человека за год составляет 4 000 000 000 Дж теплоты. Для нормальной жизнедеятельности и хорошего самочувствия у человека должен быть тепловой баланс между теплотой, вырабатываемой организмом и теплотой, отдаваемой в окружающую среду. При обычных условиях более 90% вырабатываемой теплоты отдается окружающей среде (половина теплоты – излучением, четверть – конвекцией, четверть – испарением) и менее 10% теплоты теряется в результате обмена веществ. Воду часто применяют в качестве охладителя  в двигателях внутреннего сгорания и атомных реакторах, т.к. она обладает большой теплоемкостью и поглощает много  теплоты  при нагревании.

Спасибо за внимание!