Количество теплоты измеряется в: Удельная теплоёмкость — урок. Физика, 8 класс.

Удельная теплоёмкость — урок. Физика, 8 класс.

Для того чтобы нагреть на определённую величину тела, взятые при одинаковой температуре, изготовленные из различных веществ, но имеющие одинаковую массу, требуется разное количество теплоты.

Пример:

Для нагревания \(1\) кг воды на \(1 \)°С требуется количество теплоты, равное \(4200\) Дж. А если нагревать \(1\) кг цинка на \(1\) °С, то потребуется всего \(400\) Дж. 

Физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать веществу массой \(1\) кг для того, чтобы его температура изменилась на \(1\) °С, называется удельной теплоёмкостью вещества.

Обрати внимание!

Удельная теплоёмкость обозначается буквой \(с\) и измеряется в Дж/(кг·°С).

Пример:

Удельная теплоёмкость серебра равна \(240\) Дж/(кг·°С). Это означает, что для нагревания серебра массой \(1\) кг на \(1\) °С необходимо количество теплоты, равное \(240\) Дж.

При охлаждении серебра массой \(1\) кг на \(1\) °С выделится количество теплоты, равное \(240\) Дж.

Это означает, что если меняется температура серебра массой \(1\) кг на \(1\) °С, то оно или поглощает, или выделяет количество теплоты, равное \(240\) Дж.

Таблица 1. Удельная теплоёмкость некоторых веществ.

Твёрдые вещества

Жидкости

Газы (при постоянном давлении и температуре \(20\) °С)

Удельная теплоемкость реальных газов, в отличие от идеальных газов, зависит от давления и температуры. И если зависимостью удельной теплоемкости реальных газов от давления в практических задачах можно пренебречь, то зависимость удельной теплоемкости газов от температуры необходимо учитывать, поскольку она очень существенна.

Обрати внимание!

Удельная теплоёмкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях, различна.

Пример:

Вода в жидком состоянии имеет удельную теплоёмкость, равную \(4200\) Дж/(кг·°С), в твёрдом состоянии (лёд) — \(2100\) Дж/(кг·°С), в газообразном состоянии (водяной пар) — \(2200\) Дж/(кг·°С).

Вода — вещество особенное, обладающее самой высокой среди жидкостей удельной теплоёмкостью. Но самое интересное, что теплоёмкость воды снижается при температуре от \(0\) °С до \(37\) °С и снова растёт при дальнейшем нагревании.

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.

Помимо непосредственного отвода тепла, вода гасит пламя ещё и косвенным образом. Водяной пар, образующийся при контакте с огнём, окутывает горящее тело, предотвращая поступление кислорода, без которого горение невозможно.

Какой водой эффективнее тушить огонь: горячей или холодной? Горячая вода тушит огонь быстрее, чем холодная. Дело в том, что нагретая вода скорее превратится в пар, а значит, и отсечёт поступление воздуха к горящему объекту.

Источники:

Пёрышкин А.В. Физика, 8 кл.: учебник. — М.: Дрофа, 2013. — 237 с.

www.infourok.ru

www.puzzleit.ru

www.libma.ru

www.englishhelponline.files.wordpress.com

www.avd16.ru

Количество теплоты: нагревание, охлаждение, плавление, кристаллизация, парообразование, конденсация, горение. Термодинамическая система

Тестирование онлайн

• Количество теплоты. Основные понятия

• Количество теплоты

Термодинамика

Раздел молекулярной физики, который изучает передачу энергии, закономерности превращения одних видов энергии в другие. В отличие от молекулярно-кинетической теории, в термодинамике не учитывается внутреннее строение веществ и микропараметры.

Термодинамическая система

Это совокупность тел, которые обмениваются энергией (в форме работы или теплоты) друг с другом или с окружающей средой. Например, вода в чайнике остывает, происходит обмен теплотой воды с чайником и чайника с окружающей средой. Цилиндр с газом под поршнем: поршень выполняет работу, в результате чего, газ получает энергию, и изменяются его макропараметры.

Количество теплоты

Это энергия, которую получает или отдает система в процессе теплообмена. Обозначается символом Q, измеряется, как любая энергия, в Джоулях.

В результате различных процессов теплообмена энергия, которая передается, определяется по-своему.

Нагревание и охлаждение

Этот процесс характеризуется изменением температуры системы. Количество теплоты определяется по формуле

Удельная теплоемкость вещества с измеряется количеством теплоты, которое необходимо для нагревания единицы массы данного вещества на 1К. Для нагревания 1кг стекла или 1кг воды требуется различное количество энергии. Удельная теплоемкость — известная, уже вычисленная для всех веществ величина, значение смотреть в физических таблицах.

Теплоемкость вещества С — это количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела без учета его массы на 1К.

Плавление и кристаллизация

Плавление — переход вещества из твердого состояния в жидкое. Обратный переход называется кристаллизацией.

Энергия, которая тратится на разрушение кристаллической решетки вещества, определяется по формуле

Удельная теплота плавления известная для каждого вещества величина, значение смотреть в физических таблицах.

Парообразование (испарение или кипение) и конденсация

Парообразование — это переход вещества из жидкого (твердого) состояния в газообразное. Обратный процесс называется конденсацией.

Удельная теплота парообразования известная для каждого вещества величина, значение смотреть в физических таблицах.

Горение

Количество теплоты, которое выделяется при сгорании вещества

Удельная теплота сгорания известная для каждого вещества величина, значение смотреть в физических таблицах.

Для замкнутой и адиабатически изолированной системы тел выполняется уравнение теплового баланса. Алгебраическая сумма количеств теплоты, отданных и полученных всеми телами, участвующим в теплообмене, равна нулю:

Q₁+Q₂+…+Q_n=0

Физика 8 класс. Количество теплоты. Удельная теплоемкость. Топливо.

Физика 8 класс Конспект Количество теплоты

Количество теплоты. Удельная теплоемкость. Топливо.

Внутренняя энергия тела может изменяться как при совершении работы, так и путем теплопередачи (без совершения работы). Если изменение внутренней энергии происходит путем теплопередачи, то переход энергии от одних тел к другим осуществляется теплопроводностью, конвекцией или излучением.

Количество энергии, переданной от одного тела к другому в процессе теплопередачи, называют количеством теплоты.

Количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела (или выделяемое при остывании), зависит от массы этого тела, от изменения его температуры и рода вещества.

Количество теплоты обозначают буквой Q, измеряют в джоулях (Дж) или в килоджоулях (кДж).

1 кДж = 1 000 Дж

Количество теплоты измеряют также в калориях (кал) или килокалориях (ккал)

1 ккал = 1 000 кал.

Калория – это количество теплоты, которое необходимо для нагревания 1 г воды на 1 ºС.

1 кал = 4,19 Дж

1 ккал = 4190 Дж = 4,19 кДж.

Физическая величина равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы его температура изменилась на 1ºС, называется удельной теплоёмкостью вещества.

Удельная теплоемкость обозначается буквой с и измеряется в Дж/кг ºС.

Пример удельной теплоемкости:

удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг ºС   — это означает, что для нагревания воды массой 1 кг на 1 ºС необходимо количество теплоты, равное 4200 Дж.

Удельная теплоемкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях, различна.

Количество теплоты. Удельная теплоемкость

Чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяемое при охлаждении, следует:

удельную теплоемкость умножить на массу тела и на разность между конечной и начальной температурами.

где с – удельная теплоемкость, m – масса, t₂ – конечная температура,
t₁ – начальная температура тела.

Топливо — это горючее вещество, которое используется для получения некоторого количества теплоты.

Топливо используют для кипячения воды, приготовления пищи, обогревания жилища, езды на автомобиле.

Самые распространенные виды топлива: газ, нефть, дерево, уголь, бензин.

Примеры топлива:

твердые виды топлива: уголь, сера, фосфор
жидкие виды топлива: нефть, бензин, керосин, эфир, спирт, ацетон

Количество теплоты — это. .. Что такое Количество теплоты?

Коли́чество теплоты́ — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче. Количество теплоты является одной из основных термодинамических величин.

Количество теплоты является функцией процесса, а не функцией состояния, то есть количество теплоты, полученное системой, зависит от способа, которым она была приведена в текущее состояние.

Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): Джоуль.

Определение

Рассмотрим систему, состоящую из двух тел и . Предположим, что тело заключено почти полностью в жёсткую адиабатическую оболочку, так что оно не способно совершать макроскопическую работу, а обмениваться теплом (то есть энергией) посредством микроскопических процессов может лишь с телом . Предположим, что тело также заключено в адиабатическую оболочку почти полностью, так что для него возможен теплообмен лишь с , но не будем предполагать, что оболочка жёсткая. Количеством теплоты, сообщённой телу в некотором процессе, будем называть величину , где  — изменение внутренней энергии тела . Согласно закону сохранения энергии,

где  — макроскопическая работа внешних сил над телом . Если учесть, что

где  — работа, совершённая телом , то по закону сохранения энергии можно придать форму первого начала термодинамики:

Из первого начала термодинамики следует корректность введённого определения количества теплоты, то есть независимость соответствующей величины от выбора пробного тела и способа теплообмена между телами. Заметим, что для определения количества теплоты необходимо пробное тело, в противном случае первое начало теряет смысл содержательного закона и превращается в определение количества теплоты (весьма бесполезное в таком виде). При определении количества теплоты независимо от и первое начало становится содержательным законом, допускающим экспериментальную проверку.

Отметим, что, как и совершённая работа, количество переданной теплоты зависит от конкретного процесса, совершённого над телом.

Неравенство Клаузиуса. Энтропия

Предположим, что рассматриваемое тело может обмениваться теплотой лишь с бесконечными тепловыми резервуарами, внутренняя энергия которых столь велика, что при рассматриваемом процессе температура каждого остаётся строго постоянной. Предположим, что над телом был совершён произвольный круговой процесс, то есть по окончании процесса оно находится абсолютно в том же состоянии, что и в начале. Пусть при этом за весь процесс оно заимствовало из i-го резервуара, находящегося при температуре , количество теплоты . Тогда верно следующее неравенство Клаузиуса:

Здесь обозначает круговой процесс. В общем случае теплообмена со средой переменной температуры неравенство принимает вид

Здесь  — количество теплоты, переданное участком среды с (постоянной) температурой . Это неравенство применимо для любого процесса, совершаемого над телом. В частном случае квазистатического процесса оно переходит в равенство. Математически это означает, что для квазистатических процессов можно ввести функцию состояния, называемую энтропией, для которой

здесь  — это абсолютная температура внешнего теплового резервуара. В этом смысле является интегрирующим множителем для количества теплоты.

Для неквазистатических процессов такое определение энтропии не работает. Например, при адиабатическом расширении газа в пустоту

однако энтропия при этом возрастает, в чём легко убедиться, переведя систему в начальное состояние квазистатически и воспользовавшись неравенством Клаузиуса. Кроме того, энтропия (в указанном смысле) не определена для неравновесных состояний системы, хотя во многих случаях систему можно считать локально равновесной и обладающей некоторым распределением энтропии.

Литература

• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика.

Формулы ⚠️ по физике 8 класс: список, пояснения по разделам

Формулы по физике за 8 класс: основные разделы

В 8 классе школьники на уроках физики изучают следующие разделы:

1. Тепловые явления.
2. Электрические явления.
3. Электромагнитные явления.
4. Световые явления.

Рассмотрим подробно основные законы и формулы каждого из разделов. Дадим все необходимые пояснения к ним.

Тепловые явления

Определение

Явления, которые связаны с изменением температуры тела, приводящей к его нагреванию или охлаждению, называют тепловыми. 

В качестве примера можно привести нагревание и охлаждение воздуха, таяние льда, плавление металлов и др.

Закон сохранения энергии

Закон сохранения энергии постулирует, что в природе не происходит возникновения или исчезновения энергии. Энергия существует всегда, просто она превращается из одного вида в другой, передается от одного тела другому, и при этом ее значение сохраняется.

Уравнение, иллюстрирующее закон сохранения механической энергии, выглядит так:

\(E_{k_1}+E_{p_1}=E_{k_2}+E_{p_2}\)

и означает следующее: 

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, которые находятся в замкнутой системе и взаимодействуют между собой силами тяготения и упругости, остается постоянной.

В данном уравнении \(E_{k_1}\) и \(E_{k_2}\) — кинетическая энергия тела, \(E_{p_1}\) и \(E_{p_2}\) — потенциальная энергия тела.

Полная механическая энергия (E) будет определяться по формуле:

\(E=E_k+E_p\)

где \(E_k\) — кинетическая энергия, \(E_p\) — потенциальная.

Формула вычисления количества теплоты

Внутренняя энергия тела может изменяться двумя путями:

• за счет совершения работы; 
• без совершения работы, за счет теплопередачи. 

Определение

Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количеством теплоты.

Определяется по формуле:

\(Q=c\times m\times\left(t_2-t_1\right)\)

где Q — количество теплоты, измеряемое в джоулях, c — удельная теплоемкость, m — масса тела, \(t_1\) — начальная, \(t_2\) — конечная температуры.  

Формула вычисления количества теплоты при сгорании топлива

Определение

Количеством теплоты при сгорании топлива называется величина, которая равняется количеству энергии, выделяемой при полном сгорании топлива.  

Для определения количества теплоты при сгорании топлива необходимо знать удельную теплоту сгорания q — количество теплоты, которое выделяет 1 килограмм топлива при полном сгорании.

Формула выглядит так:

\(Q=q\times m\)

где Q — количество теплоты при сгорании топлива, измеряется в джоулях, m — масса топлива.

Количество теплоты плавления (кристаллизации)

Определение

Количество теплоты плавления или кристаллизации — это физическая величина, которая показывает, какое количество теплоты необходимо для плавления тела при условии, что оно находится в условиях температуры плавления и нормальном атмосферном давлении. 

Для определения количества теплоты плавления нужно знать удельную теплоту плавления (\lambda) — величину, показывающую, какое количество теплоты необходимо дать кристаллическому телу массой 1 кг, чтобы при температуре плавления полностью перевести его в жидкое состояние.

Количество теплоты плавления определяется по формуле:

\(Q=\lambda\times m,\)

Количество теплоты кристаллизации находят таким образом:

\(Q=-\lambda\times m\)

где Q — количество теплоты плавления или кристаллизации, измеряется в джоулях, m — масса тела. 3}\).

Вычисление относительной влажности воздуха

Определение 6

Относительная влажность воздуха \((\varphi)\) — это отношение абсолютной влажности воздуха (ρ) к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре (\(ρ_0\)), выражается в процентах.

Насыщение водяного пара зависит от:

• температуры;
• количества водяных паров;
• давления.

Соответственно, относительную влажность воздуха можно вычислить при помощи формулы:

\(\varphi=\frac p{p_0}\times100\%\)

КПД тепловой машины

С помощью коэффициента полезного действия (КПД) двигателя определяют экономичность различных тепловых двигателей.

Определение

КПД называется отношение совершенной двигателем полезной работы к энергии, полученной от нагревателя.

КПД двигателя находят по формуле:

\(\eta=\frac{Q_1-Q_2}{Q_1}\times100\%\)

где \eta — КПД, выражается в процентах; \(Q_1\) — количество теплоты, полученное от нагревателя, \(Q_2\) — количество теплоты, отданное телом холодильнику.

Электрические явления

Раздел «Электрические явления» учебника 8-го класса рассматривает основные закономерности и параметры, характерные для работы электроцепей.

Закон Ома для участка цепи

В 1827 году немецкий физик Георг Ом вывел и доказал опытным путем зависимость силы тока от напряжения и сопротивления. Эта зависимость называется законом Ома и звучит так: сила тока на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна его сопротивлению. 

Формула, отражающая эту зависимость, выглядит так:

\(I=\frac UR\)

где I — сила тока на участке цепи, измеряется в амперах, U — напряжение на участке электроцепи, R — сопротивление участка цепи.

Вычисление удельного сопротивления проводника

Зависимость сопротивления проводника от его размера и материала, из которого он изготовлен, впервые изучил Ом. Он доказал, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от материала изготовления. 2 называют удельным сопротивлением вещества (p).

Сопротивление проводника определяем по формуле:

\(R=\frac{pl}S\)

где R — сопротивление проводника, измеряется в омах, l — длина проводника, S — площадь сечения.

Законы последовательного соединения проводников

Следующие закономерности справедливы для последовательно соединенных проводников в любом количестве:

\(I=I_1=I_2\)

\(U=U_1+U_2\)

\(R=R_1+R_2\)

где \(I_1, U_1, R_1\) — сила тока, напряжение и сопротивление на одном участке цепи, \(I_2, U_2, R_2\) — сила тока, напряжение и сопротивление на другом участке цепи.

Сила тока измеряется в амперах, напряжение — в вольтах, сопротивление — в омах.

Законы параллельного соединения проводников

Для параллельного соединения действуют следующие закономерности:

\(I=I_1+I_2\)

\(U=U_1=U_2\)

\(R=\frac{R_1\times R_2}{R_1+R_2}\)

где \(I_1, U_1, R_1\)1 — сила тока, напряжение и сопротивление первого участка цепи, \(I_2, U_2, R_2\) — сила тока, напряжение и сопротивление второго участка цепи.

Единицы измерения основных характеристик электроцепи одинаковые при последовательном и параллельном соединениях.

Вычисление величины заряда

Определение

Электрический заряд (q) — это физическая величина, которая описывает особенность частиц или тел выступать источником электромагнитных полей и участвовать в электромагнитном взаимодействии.

Измеряется в кулонах, вычисляется по формуле:

\(q=I\times t, \)

где I — сила, t — время прохождения тока.

Нахождение работы электрического тока

Определение

Работа электрического тока — это физическая величина, которая показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику.

Работа электрического тока обозначается символом A, измеряется в джоулях, рассчитывается по формуле:

\(A=U\times I\times t\)

где I — сила тока в проводнике, U — напряжение на концах проводника, t — время протекания тока через проводник. 2\times R\times\Delta t\)

где Q — количество теплоты, выделяемое за время \((\Delta t)\), в течение которого ток течет в проводнике, измеряется в джоулях, I — сила тока в проводнике, R — сопротивление проводника.  

Электромагнитные явления

Раздел «Электромагнитные явления» разбирает физические процессы, которые связаны с электрическим током и образующимся вокруг него магнитным полем.

Правило правой руки

Определение

Если обхватить проводник с током ладонью правой руки и направить большой палец, отставленный на 90 градусов по направлению силы тока в проводнике, оставшиеся четыре пальца покажут направление линий магнитного поля проводника.

Правило буравчика

Световые явления

В разделе «Световые явления» рассматривается свет, его источники и распространение в пространстве, а также основные физические законы, согласно которым свет распространяется в среде. Рассмотрим подробнее каждый из них.

Закон отражения света

Закон отражения света от зеркальной поверхности звучит так: падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром, который проведен к границе раздела двух сред в точке падения луча.

Угол падения alpha равен углу отражения \(\beta\):

\(<\alpha=<\beta\)

Закон преломления

Определение

Преломлением света называется изменение направления светового луча на границе сред при переходе его из одной среды в другую.

Законы преломления света:

1. Лучи, падающий и отраженный, лежат в одной плоскости с перпендикуляром, который проведен к границе раздела двух сред в точке падения луча.
2. Угол преломления может быть меньше или больше угла падения — в зависимости от того, из какой среды и в какую луч переходит.

Закон открыл в 1621 году голландский математик В. Снеллиус.

Вычисление абсолютного и относительного показателя преломления вещества

Определение

Абсолютный показатель преломления вещества (n) — это показатель преломления вещества относительно вакуума.

Он показывает, во сколько раз скорость света в вакууме больше, чем в среде.

Определяется по формуле:

\(n=\frac cv\)

где c — скорость света в вакууме, v — скорость света в данной среде.

Относительный показатель преломления вещества показывает, во сколько раз скорость света в первой среде отличается от скорости во второй среде.

Оптическая сила линзы

Определение

Линзы — это прозрачные тела, созданные для управления световыми лучами с помощью изменения их направления, которые представляют собой ограниченные с двух сторон сферические поверхности.

Линзы характеризует величину, которую называют оптической силой линзы, измеряется в диоптриях (D).

Оптическая сила линзы обратно пр

Теплота Единицы измерения — Энциклопедия по машиностроению XXL

I том — Физико-математический. Греческий и латинский алфавиты. Математическая символика. Математические таблицы. Математика. Химия. Механика. Гидромеханика. Основы электротехники. Теплота. Единицы измерений и переводные таблицы.  [c.7]

Как указывалось ранее в СИ все виды энергии, в том числе работа и теплота, измеряются в джоулях. Единица мощности ватт вт) соответствует работе 1 дж в1 сек дж/сек). В табл. 5-1 даются соотношения между единицами измерения энергии.  [c.53]

Хотя теплота Q и работа L имеют одну и ту же единицу измерения, как и энергия (джоуль), они не являются видами энергии а представляют собой два способа передачи ее и, следовательно, могут проявляться только в ходе процесса передачи теплоты или работы.  [c.28]

Количество теплоты, передаваемой в единицу времени через произвольную поверхность, оценивается тепловым потоком Q, единицей измерения которого служит ватт вт).  [c.245]

Количественные выражения теплоты имеют одинаковую единицу измерения с внутренней энергией (Дж Дж/кг).  [c.10]

При изучении механических явлений достаточно ввести только три независимые основные единицы измерения—для длины, массы (или сипы) и времени. Этими единицами можно обойтись также и при изучении тепловых и даже электрических явлений. Из физики известно, что размерности тепловых и электрических величин можно выразить через L, М и Т. Например, количество теплоты и температура имеют размерность механической энергии. Однако на практике во многих вопросах термодинамики и газовой динамики принято выбирать единицы измерения для количества теплоты и температуры независимо от единицы измерения механической энергии. Для измерения температуры единицей служит градус Цельсия, для измерения количества теплоты—калория. Эти единицы измерения устанавливаются опытным путём, независимо от единицы измерения для механических величин.  [c.17]

Удельная теплоемкость газа — это количество теплоты, расходуемое при нагревании или охлаждении 1 кг, 1 или 1 кмоль газа на 1°. Теплоемкость, отнесенная к 1 кг газа, называется массовой, обозначается с и имеет единицу измерения кДж/(кг-К).  [c.10]

Рекуррентная формула (3.71) позволяет в принципе указать простую процедуру получения термодинамической шкалы температур для некоторого теплового состояния ( назначается температура Т1 в виде положительного действительного числа, снабженного наименованием единицы измерения к 1 кг рабочего тела обратимого двигателя Карно в изотермическом процессе при температуре 1 подводится некоторое количество теплоты дг, рабочее  [c.84]

Величина к называется коэффициентом теплопередачи, числовое значение к выражает количество теплоты, проходящей через единицу поверхности стенки в единицу времени при разности температур между горячей и холодной средой 1 К и имеет ту же единицу измерения, что и коэффициент теплоотдачи, Дж/(с-м2К) или Вт/ (м К).  [c.299]

Величина йг называется линейным коэффициентом теплопередачи-, он характеризует интенсивность передачи теплоты от одной жидкости к другой через разделяющую их стенку. Величина численно равна количеству теплоты, которое проходит от одной среды к другой через стенку трубы длиной 1 м в единицу времени при разности температур между ними 1 К единица измерения кь— Вт/(м-К).  [c.302]

Перевод количества теплоты и температуры в механические единицы измерения связан со значением постоянных механического  [c.171]

Единицей работы любого вида энергии, а также количества теплоты в Международной системе единиц является универсальная единица измерения джоуль (дж), представляющий собой работу силы в I н на пути ъ м.  [c.9]

Единицы измерения 1 (1-я)—434 Теплота реакции — Зависимость от температуры 1 (1-я) — 374  [c.298]

Из соображений удобства пользования Справочником» первый том разбит на две книги. В настоящей первой книге приведены справочные материалы по математике, единицам измерения, химии, технической механике жидкостей и газов, теплоте и электротехнике.  [c. 555]

Теплота — Количество — Единицы измерения 18, 181 — Количество, необходимое для нагревания тел 192  [c.1001]

Мерой теплопередачи служит количество перенесенной теплоты. За единицу измерения количества теплоты в теплотехнике принималась до самого последнего времени килокалория, теперь же преимущество должно отдаваться килоджоулю в связи с необходимостью переходить постепенно на систему единиц СИ 1 ккал = = 4,19 кдж-, 1 кдж = 0,239 ккал.  [c.5]

Точно так же коэффициент температуропроводности а а = К с(> , с одной стороны, является коэффициентом диффузий теплоты (см. выше), а с другой стороны, характеризует скорость распространения изотермы. Поэтому коэффициент а, имеющий единицу измерения см /с, называется коэффициентом температуропроводности. Величина, обратная коэффициенту температуропроводности, 1/а характеризует инерционные свойства тела по отношению к перемещению изотерм.  [c.373]

Так же как g и т), коэффициент изменения мощности е — безразмерная величина. При этом предполагается, что расходы теплоты в единицу времени Q и Qo и мощность N выражены в одних и тех же единицах измерения мощности. Приведенные соотношения справедливы, когда количество теплоты Q, подводимое извне в расчете на 1 кг воды, нагреваемой в подогревателе j, меньше или в пределе равно Мв,.  [c.12]

Единицей измерения количества теплоты в СИ также является Дж (джоуль).  [c.91]

Однако до сих пор иногда используется устаревшая единица измерения теплоты — калория (кал).  [c.91]

Дж или 1 Дж = 0,239 кал. Единицы измерения удельной теплоты Дж/кг или кал/кг.  [c.91]

Деформирование тела является термодинамическим процессом. Согласно первому закону термодинамики изменение кинетической ёТ и внутренней ёЕ энергий тела при его переходе в смежное деформированное состояние равно сумме работы внешних сил ё11 произведенной на этом переходе, и сообщенному телу количества теплоты dQ (измеренной в единицах работы) [25, 39]  [c. 35]

В 1957 г. взамен ОСТ ВКС 6259 был утвержден ГОСТ 8550—57 Тепловые единицы , внесенный ВНИИМ. Принципиальные его положения рассмотрены в статье Б. И. Пилип-чука [14]. В качестве основной единицы измерений количества теплоты принят джоуль допускается применение и внесистемной единицы—калории, определением которой является выражение  [c.78]

В сентябре 1938 г. был образован Комитет по делам мер и измерительных приборов при СНК СССР, на который были возложены разработка и утверждение основных метрологических общесоюзных стандартов. Поэтому в 1939 г. была ликвидирована Комиссия по единицам мер АН СССР, а ее работу продолжила образованная при Комитете Научно-техническая комиссия по единицам измерений и мерам. Комиссия работала до начала Отечественной войны и рассмотрела ряд вопросов о Международной температурной шкале, об установлении единиц количества теплоты, о единицах рентгеновского и гамма-излучений и др.  [c.13]

В системе СИ за единицу измерения количества теплоты принят Джоуль (Дж) 1 Дж равен 0,24 кал.  [c.6]

Международная система единиц (СИ) имеет ряд преимуществ унификация единиц физических величин для различных видов измерения, что позволяет иметь для каждой физической величины, встречающейся в различных областях техники, одну общую для них единицу, например джоуль для всех видов работы и количества теплоты вместо применяемых в настоящее вpe я разных единиц для этой величины (килограмм-сила-метр, эрг, калория, ватт-час и др.) единицы системы СИ охватывают многие отрасли науки, техники и народного хозяйства, значительно уменьшая необходимость применения каких-либо других единиц, и в целом представляет собой единую систему, общую для большинства областей измерений связность (когерентность) системы во всех физических уравнениях, определяющих производные единицы измерения, коэффициент пропорциональности, — всегда безразмерная величина, равная единице кроме того, связность системы значительно облегчает изучение физических закономерностей.  [c.286]

В международной системе единиц измерения — системе СИ (SI) — приняты 6 основных, 2 дополнительных и 85 производных единиц. Важнейшими из основных являются следующие единица длины (линейного размера) — метр (м) единица времени — секунда (с) единица массы — килограмм (кг) единица температуры — кельвин (К). Важнейшие производные единицы единица силы, в частности силы тяжести, — ньютон (И) единица давления — паскаль (Па) единица энергии., работы, теплоты—джоуль (Дж)  [c.4]

Основным содержанием пятой главы является рассмотрение вопроса о единицах измерения теплоты. В тексте подчеркивается, что основной единицей для измерения теплоты в настоящее время должен являться джоуль. Привычная и до сих пор еще широко распространенная единица — калория— допускается к использованию лишь как внесистемная единица, не связанная уже теперь с теплоемкостью воды н определяемая лишь своим численным соотношением с джоулем.  [c.6]

Коэфс )ициеит температуропроводности является физическим параметром вещества и имеет единицу измерения м 1сек. В нестационарных тепловых процессах а характеризует скорость изменения температуры. Если коэффициент теплопроводности X характеризует способность тел проводить теплоту, то коэффициент температуропроводности а есть мера теплоинерционных свойств тел. Из уравнения (22-10) следует, что изменение температуры во времени dt/dx для любой точки тела пропорционально величине а. Поэтому при одинаковых условиях быстрее увеличится температура  [c.354]

В книге Л. Камке, К, Кремер Физические основы единиц измерения (М., 1980, 9.5) доказывается, что процесс Карно не единственный круговой процесс с к. п. д. ri = (7 — Т з)/ ,. Таким же к. п. д. обладает процесс Стирлинга, лежащий в основе воздушного двигателя и газовой холодильной машины Onjwn a. В это.м круговом процессе между изотермическим расширением при Ti и изотермическим сжатием при Tj происходит два изохорных изменения состояния. В ходе первого изохорного этапа рабочее вещество (рассматривается идеальный газ), имеющее объем Vj, охлаждается от Т , до Tj, при этом оно огдает определенное количество теплоты. При  [c.176]

В уравнении (4.33) Ах/Х представляет собой термическое сопротивление теплопроводности элементарного слоя стенки, а Ат/(рсДл ) характеризует количество теплоты, аккумулированной элементарным слоем за промежуток времени Ат в процессе прогрева стенки поскольку единица измерения этого комплекса совпадает с единицей измерения термического сопротивления [К/(Вт/м2)], назовем его термическим сопротивлением теплоемкости элементарного слоя. Обозначив АхД= я,т и Ат/(рсАл ) = xт перепишем уравнение (4.33) в виде  [c.83]

Уравнения (19.9) — (19.11) по записи аналогичны они содержат коэффициенты а, у. О, каждый из кото-рБ1х характеризует соответственно перенос теплоты, импульса и вещества. Единицы измерения а, V, О одинаковы — м /с. При подобных условиях однозначности, при а—у=П расчетные поля температуры, скорости и концентраций будут подобны. В частности, поля температуры и относительных концентраций будут подобны, если а—В.  [c. 456]

Уже в 1841 — 1843 гг., проводя опыты по определению теплового действия электрического тока, Джоуль установил параллельно и величину механического эквивалента теплоты , причем точнее Майера — 460кГм/ккал. Сделал он это на установке, ставшей классической вода в бочке нагревалась вращением лопастей, и затем определялось соотношение между затраченной работой и полученным теплом. Заметим, что это соотношение выражает лишь связь между различными единицами измерения энергии, а отнюдь не величину некоего эквивалента , ибо по закону сохранени5 количества взаимопревра-щающихся видов энергии должны быть равны. Тем не менее и в большинстве современных вузовских учебни-  [c.120]

Коэффициент пропорциональности а в уравнении (12), связывающий температурный напор с удельным потоком тепла, известен под названием коэффициента теплообмена (теплоотдачи). Коэффициент теплообмена численно равен количеству теплоты, переданной в единицу времени единицей поверхности тела при температурном напоре, равном единице. Единица измерения коэффициента теплообмена имеет вид ккал1м ч °С.  [c.20]

За единицу теплоты принимается количество тепла, необходимое для нагревания 1 грамма чистой воды на ГС (с 19,5 до 20,5°С). Она называется калорией (сокращенно кал). В технике за единицу теплоты принимается килокалория (1 к/сал=1000 кал). Более крупными единицами измерения теплоты являются мегакалория (Мкал), которая равна 1 ООО /с/сал, и гигакалория (Гкал), равная 1 000000 ккал.  [c.15]

Как уже отмечалось, достаточно точные методы измерения тепла (калориметрия) были разработаны еще в XVIII в., т. е. задолго до окончательного выяснения природы теплоты, на основе использования представлений о температуре и теплоемкости тела. В свое время наиболее употребительной единицей измерения тепла была калория, которую определяли как количество тепла, необходимое для нагрева 1 г воды на 1° С. Однако впоследствии было обнаружено, что теплоемкость воды несколько меняется с температурой и поэтому при разных температурах для нагрева 1 г воды на 1 С требуются различные количества тепла в этой связи потребовалось уточнить понятие калории, и была введена так называемая 15-градусная калория — количество тепла, расходуемое на нагревание воды от 14,5 до 15,5° С. В настоящее время для измерения количества тепла и работы применяются различные единицы, соотношение между которыми приведено в табл. 2-1. Наиболее употребительными единицами являются джоуль, а также международная калория [c.27]

Так как температура тела является потенциалом переноса теплоты, то коэффициент а можно назвать коэффициентом потенциалопроводности переноса теплоты. Аналогичные соотношения имеют место при влагопереносе. Коэффициент диффузии влаги а (а = A-m/ mPo) можно назвать коэффициентом потенциалопроводности переноса влаги, так как он характеризует скорость распространения изо-потенциальной поверхности тела при изотермических условиях. Следовательно, величина 1/а характеризует инерционные свойства тела по отношению к перемещению изопотенциальной поверхности в = onst во влажном теле а = AW . Единицы измерения коэффициентов а одинаковы (см /с), они соответственно равны  [c.373]

В Международной системе единиц СИ для работы и кол-ва теплоты принята одна единица измерения — джоуль (1 Дж = 0,239 кал = 0,102 кгс-и), поэтому пользоваться аонятием М. э. т. нет необходимости. МЕХАНОКАЛОРЙЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ — явление ох-лаждения сверхтекучего жидкого гелия, вытекающего из сосуда через узкий капилляр под действием разности давлений, сопровождаемое разогревом гелия, остающегося в сосуде (см. Гелий жидкий. Сверхтекучесть). М. э. обнаружен в сверхтекуче.м Не в 1939 Дж. Доун-том и К. Мендельсоном (1) (рис.). М. э. возникает вследствие того, что тонкие отверстия (для Не днам. отверстий менее 1 мкм, для Не — порядка десятка мкм) действуют как энтропийный фильтр , преим. пропуская сверхтекучую компоненту жидкости, не переносящую тепла (см. Ландау теория сверхтекучести) [2]. Процесс при небольших перепадах протекает почти обратимо постанавливается, если при разности давлений Ар устанавливается разность те.мц-р АТ такая, что Ар = р АГ, где р — плотность гелия, S — энтропия единицы массы гелия. Обратный процесс — возникновение разности давлений под действием разности темп-р в двух сообщающихся через капилляр или разделённых пористой перегородкой сосудах со сверхтекучим гелием — наз. термо механическим эффектом.  [c.130]

ТЕПЛОВОЙ ПОТОК — вектор, направленный в сторону, противоположную градиенту 1емп-ры и равный по абс. величине кол-ву теплоты, проходящему через изотсрмич. поверхность в единицу времени. Измеряется в ваттах или ккал/ч (1 ккал/ч= 1,163 Вт). Т. п., отнесённый к единице изотермич. поверхности, наз. плотностью Т. п. или уд. Т.п., в технике — тепловой нагрузкой. Единицами измерения уд. Г. п. служат Вт/м и ккал/(м -ч).  [c.76]

Для подсчета количества тепла, сообщаемого телу или отнимаемого от него, в качестве основной единицы измерения в Международной системе единиц принимают джоуль (дж), являющийся универсальной единицей измерения работы, энергии и количества теплоты кратные и дольные единицы джоуля — килоджоуль, мегаджоуль, гигаджоуль и др.  [c.27]

Единицей измерения работы, энергии и количества теплоты в Международной системе единиц является джоуль (табл. 29). Джоуль — это работа, совершаемая силой в 1 н при перемещении точки ее приложения по направлению действия силы на расстбя-ние 1 м.  [c.47]

Удельная теплоемкость — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Удельная теплоемкость ( с ) — это особый тип теплоемкости. Удельная теплоемкость — это термодинамическое свойство, которое определяет количество тепла, необходимое для того, чтобы одна единица массы вещества поднялась на один градус температуры. ^[1] Для веществ наблюдаются различные диапазоны значений удельной теплоемкости в зависимости от степени, в которой они поглощают тепло. Термин теплоемкость может вводить в заблуждение, поскольку тепло q — это термин, относящийся к добавлению или отведению энергии через барьер для вещества или системы в результате повышения или понижения температуры соответственно.Температурные изменения — это на самом деле изменения энергии. Следовательно, удельная теплоемкость и другие формы теплоемкости являются более точными показателями способности вещества поглощать энергию при повышении температуры вещества.

Единицы очень важны для выражения любого термодинамического свойства; то же самое верно и для теплоемкости. Энергия в виде тепла выражается в джоулях (Дж) или килоджоулях (кДж), которые являются наиболее распространенными единицами, связанными с энергией. Одна единица массы измеряется в граммах или килограммах с учетом удельной теплоемкости.Один грамм — это стандартная форма, используемая в таблицах значений удельной теплоемкости, но иногда встречаются ссылки с использованием одного килограмма. Один градус температуры измеряется по шкале Цельсия или Кельвина, но обычно по Цельсию. Наиболее часто встречающимися единицами измерения удельной теплоемкости являются Дж / (г • ° C).

Факторы, определяющие удельную теплоемкость [изменить | изменить источник]

Температура и давление [изменить | изменить источник]

Два фактора, которые изменяют удельную теплоемкость материала, — это давление и температура.Удельная теплоемкость определяется при стандартном постоянном давлении (обычно атмосферном) для материалов и обычно указывается при 25 ° C (298,15 K). Используется стандартная температура, поскольку удельная теплоемкость зависит от температуры и может изменяться при различных значениях температуры. ^[2] Удельная теплоемкость называется интенсивным свойством (en: Интенсивные и экстенсивные свойства интенсивным свойством). Пока температура и давление находятся на стандартных эталонных значениях и не происходит фазового перехода, значение для любого материала остается неизменным независимо от массы присутствующего материала. ^[1]

Энергетические степени свободы [изменить | изменить источник]

Значительный фактор в величине теплоемкости материала лежит на молекулярном уровне в энергетической области: степени свободы (физика и химия), степени свободы, доступные для материала в фазе (твердое тело, жидкость или газ), в которой нашлось. Энергетические степени свободы бывают четырех типов: поступательные, вращательные, вибрационные и электронные. Для достижения каждой степени свободы требуется минимальное количество энергии.Следовательно, количество энергии, которое может храниться в веществе, зависит от типа и количества энергетических степеней свободы, которые вносят вклад в вещество при данной температуре. ^[2] Жидкости обычно имеют больше низкоэнергетических режимов и больше энергетических степеней свободы, чем твердые тела и большинство газов. Этот более широкий диапазон возможностей в пределах степеней свободы обычно создает большие удельные теплоемкости для жидких веществ, чем для твердых веществ или газов. Эту тенденцию можно увидеть в en: Теплоемкость # Таблица удельных теплоемкостей Таблица удельных теплоемкостей и сравнение жидкой воды с твердой водой (лед), медью, оловом, кислородом и графитом.

Удельная теплоемкость используется для расчета количества тепла, поглощенного при добавлении энергии к материалу или веществу за счет повышения температуры в определенном диапазоне. Расчет количества тепла или энергии, добавляемой к материалу, является относительно простым процессом, если записаны начальная и конечная температуры материала, указана масса материала и известна удельная теплоемкость. Удельная теплоемкость, масса материала и шкала температуры должны быть в одних и тех же единицах, чтобы точно выполнить расчет тепла.

Уравнение для расчета тепла ( q ) выглядит следующим образом:

Q = с × м × Δ T

В уравнении с — удельная теплоемкость в (Дж / г • ° C). м — масса вещества в граммах. Δ T относится к изменению температуры (° C), наблюдаемому в веществе. Согласно принятому соглашению начальная температура материала вычитается из конечной температуры после нагрева, так что Δ T составляет T _Final -T _Initial в уравнении.Подстановка всех значений в уравнение и умножение на них отменяет единицы массы и температуры, оставляя соответствующие единицы джоулей для тепла. Подобные вычисления можно использовать в en: Калориметрия калориметрия

1. ↑ ^{1,0 1,1} Ebbing, Darrell D .; Гаммон, Стивен Д. Общая химия. Бельмонт: Брукс / Коул, 2013. Печать. п. 242.
2. ↑ ^{2,0 2,1} Engel, Thomas .; Рид, Филипп. Физическая химия. Бостон: Пирсон, 2013.Распечатать. С. 25-27.

PPT — Как измеряется тепло Презентация PowerPoint, бесплатная загрузка

Удельная теплоемкость.Удельная теплоемкость (кДж / кг / ° C) Удельная теплоемкость — это количество тепла (измеряется в кДж) на единицу массы (измеряется в кг).

Презентация на тему: «Удельная теплоемкость. Удельная теплоемкость (кДж / кг / ° C) Удельная теплоемкость — это количество тепла (измеренное в кДж) на единицу массы (измеренное в кг)». — Стенограмма презентации:

1

Удельная теплоемкость

2

Удельная теплоемкость (кДж / кг / ° C) Удельная теплоемкость — это количество тепла (измеряется в кДж) на единицу массы (измеряется в кг), необходимое для повышения температуры на один градус Цельсия.Связь между теплотой и изменением температуры обычно выражается в форме, показанной ниже, где c — удельная теплоемкость. Где: –Q = добавленное тепло –c = удельная теплоемкость –m = масса –∆T = повышение температуры (t конечный — t начальный) Q = cm∆T

3

Это соотношение не применяется, если происходит фазовое изменение, потому что тепло, добавляемое или отводимое во время фазового перехода, не изменяет температуру. Удельная теплоемкость воды составляет; –1 калория / грамм ° C –4.186 джоуль / грамм ° C, что выше, чем у любого другого распространенного вещества. В результате вода играет очень важную роль в регулировании температуры. Удельная теплоемкость на грамм воды намного выше, чем у металла.

4

Учитывая, что 4,186 джоуль / грамм ° C, ответьте на следующие вопросы. –1. Сколько энергии потребуется для повышения температуры 1 литра воды с 20 ° C до 100 ° C. –2. Сколько энергии потребуется, чтобы поднять температуру до 0?5 литров воды от 24 ° C до 100 ° C. –3. Сколько энергии потребуется, чтобы поднять температуру 95 литров воды с 40 ° C до 85 ° C.

5

1. Сколько энергии потребуется для повышения температуры 1 литра воды с 20 ° C до 100 ° C. Q = см ΔT Q = удельная теплоемкость x масса x (конечная t — начальная t) Q = 4182 x 1 x (100 ° C — 20 ° C) Q = 4182 x 80 Q = 334880 Дж

6

2.Сколько энергии потребуется, чтобы повысить температуру 0,5 литра воды с 24 ° C до 100 ° C. Q = см ΔT Q = удельная теплоемкость x масса x (конечное t — начальное t) Q = 4186 x 0,5 x (100 ° C — 24 ° C) Q = 2093 x 76 Q = 159068 Дж Q = 159,068 кДж

7

3. Сколько энергии потребуется, чтобы повысить температуру 95 литров воды с 40 ° C до 85 ° C. Q = смΔT Q = удельная теплоемкость x масса x (t конечная — t начальная) Q = 4186 x 95 x (85 ° C — 40 ° C) Q = 397670 x 45 Q = 17895150J Q = 17.895150MJ

8

Удельная теплоемкость воды = 4186 Дж / кг / ºC 1 кВтч равен 3600000 джоулей. 4.2p кВтч на газ. Температура окружающей среды 16ºC Емкость солнечной тепловой системы составляет 100 л; он нагревает воду до 45ºC, бойлер нагревает воду до 87ºC. Учитывая, что Q = смΔT Сколько денег вы сэкономите за 7 дней, если отопление будет использоваться 6 часов в день.

9

Первый расчет теплового дифференциала Q = cmΔT Q = 4.186 x 100000 x 71 Q = 418600 x 71 Q = 29720600 Дж Второй расчет разницы в тепле Q = cmΔT Q = 4,186 x 100000 x 42 Q = 418600 x 42 Q = 17581200J Перевести джоули в кВтч 29720600 ÷ 3600000 8,2557222 кВтч Конвертировать джоули в кВтч 17581200 ÷ 3600000 4,8836666 кВтч Время 8,2557222 кВтч x 6 x 7 346,74033 кВтч Время 4,8836666 кВтч x 6 x 7 205,11397 Стоимость кВтч 346,74033 кВтч x 4,2 фунта стерлингов 1456,3093 фунта стерлингов Стоимость 14,56 фунта стерлингов 205,11397 кВтч x 4,2 фунта стерлингов 861,47867 фунта стерлингов 8,62 фунта стерлингов Экономия на расходах — 8,62 фунтов стерлингов 5,94 фунтов стерлингов

Удельная теплоемкость и фазовые изменения.Удельная теплоемкость ____________ (c) — количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г вещества на 1 ° C. Единицы.

Презентация на тему: «Удельная теплоемкость и фазовые изменения. Удельная теплоемкость ____________ (c) — количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г вещества на 1 ° C единиц». — Стенограмма презентации:

1

Удельная теплоемкость и фазовые изменения

2

Удельная теплоемкость ____________ (c) — количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г вещества на 1 ° C. Единицы теплоемкости — Дж / г ° C. Удельная теплоемкость воды (в жидкой форме — 4.18 Дж / г ° C) Все вещества обладают определенной удельной теплоемкостью

3

Удельная теплоемкость Чем больше удельная теплоемкость, тем меньше температура будет повышаться при поглощении тепла. Допустим, у вас есть бетон и дерево  c бетон = 0,88 Дж / г ° C  c дерево = 1,76 Дж / г ° C

4

Уравнение теплоемкости q = mc  T q = полученное или потерянное тепло (Дж) m = масса (граммы) обратите внимание, что это отличается от расчетов энергии c = удельная теплоемкость (Дж / г ° C)  T = изменение температуры ( ° C) = T f -T i

5

Расчет удельной теплоемкости Сколько тепла требуется для повышения температуры 250 г воды с 22 ° C до 98 ° C?

6

Кусок металла массой 4.68 г поглощают 256 Дж тепла при повышении температуры на 182 ° C. Какова его удельная теплоемкость? Расчет удельной теплоемкости

7

К 5,00 г образца кальция прикладывают 60,0 Дж тепла (c = 0,647 Дж / г ° C). Если конечная температура составляет 51,1 ° C, рассчитайте исходную температуру. Расчет удельной теплоемкости

8

Калориметрия A ____________ — это изолированный прибор, используемый для измерения количества тепла, поглощаемого или выделяемого во время химического или физического процесса.

9

Калориметрия При использовании калориметрии вы обычно пытаетесь определить идентичность неизвестного металла, определяя его удельную теплоемкость. Тепло, теряемое металлом, будет получено водой q металл = — q вода

10

Калориметрия q металла = — q воды (m металла) (c металл) ( T металла) = — (m воды) (c воды) ( T воды)

11

Примеры калориметрии A 58.0 г образца металла при 100,0 ° C помещают в калориметр, содержащий 60,0 г воды при 18,0 ° C. Температура воды повышается до 22,0 ° C. Рассчитайте удельную теплоемкость металла.

12

Кусок металла массой 4,68 г при 135 ° C помещают в калориметр с 25,0 г воды при 20,0 ° C. Температура повышается до 35,0 ° C. Какова удельная теплоемкость металла? Примеры калориметрии

Энергоснабжение, мир

Теплота нейтрализации

Давайте воспользуемся калориметром для измерения изменений энергии, сопровождающих реакции нейтрализации.

Вам потребуется следующее оборудование: 2 стакана из пенопласта (полистирола), картонный квадрат с отверстием в центре, разрезная резиновая пробка с одним отверстием, термометр, стакан на 400 мл, стакан на 250 мл, градуированный цилиндр на 50 мл

Вам понадобятся следующие материалы: 1 M HCl, 1 M HC ₂ H ₃ O ₂ (уксусная кислота), 1 M NaOH

Каждое химическое изменение сопровождается изменением энергии, обычно в виде тепла. Изменение энергии реакции, происходящей при постоянном давлении, называется теплотой реакции или изменением энтальпии .Если выделяется тепло, реакция экзотермическая . Если тепло поглощается, реакция эндотермическая . Итак, давайте вместе проведем эксперимент! Мы рассмотрим две экзотермические реакции и найдем теплоту реакции для каждой. Исследуемой реакцией будет теплота нейтрализации , которая представляет собой изменение энтальпии, возникающее, когда кислота и основание реагируют с образованием воды.

Для измерения количества тепла, выделяемого в результате реакции, необходимо использовать прибор, называемый калориметром .Калориметр, используемый в этом эксперименте, будет несколько примитивным. Он будет построен, как показано на следующем рисунке: (просмотреть | скачать)

Калориметр состоит из двух вставленных вместе полистирольных чашек, которые затем помещаются в стакан емкостью 400 мл. Сверху добавлен картонный квадрат, чтобы сохранить тепло внутри калориметра и стабилизировать термометр, который выступает из картона в раствор ниже.

Тепло, выделяющееся при реакции нейтрализации, происходящей в калориметре, вызывает повышение температуры раствора и калориметра.Если бы калориметр был идеальным, в лабораторию не поступало бы тепла. В этом эксперименте необходимо измерить две формы энтальпии: тепло, которое вызывает повышение температуры раствора, и тепло, которое вызывает повышение температуры в калориметре.

Чтобы определить количество тепла, поглощаемого калориметром, мы должны сначала определить теплоемкость калориметра. Теплоемкость — это количество тепла, необходимое для повышения температуры на 1 Кельвин или 1 градус Цельсия, что является эквивалентным приращением.Однако для определения теплоемкости нужно использовать стандартные решения. В этом случае для определения теплоемкости калориметра будет использоваться водопроводная вода, как описано в Процедуре.

Для интерпретации полученных данных необходимо сделать два заключительных шага. Все температуры, наблюдаемые термометром, должны быть отрегулированы в соответствии с калибровочной кривой. Но если вы не знаете, как построить собственную калибровочную кривую, вам не повезло! Я ничего не могу вам сказать об этом.

Кроме того, мы должны найти изменение температуры раствора, чтобы определить тепло, поглощаемое раствором.Чтобы найти изменение температуры, необходимо построить график зависимости температуры от времени (как указано в Процедуре). Этот график будет выглядеть как график, представленный на Рисунке 26.2: (просмотреть | скачать)

На рисунке 26.2 показан график и поясняются его компоненты.

В этом эксперименте, после определения теплоемкости калориметра, мы нейтрализуем две кислоты и вычислим теплоту нейтрализации. Эти две кислоты — соляная кислота и уксусная кислота. Вы должны использовать 1.0 M растворов каждого из них, иначе вы можете прожечь себе глаза.

Процедура:

► А. Теплоемкость калориметра.

1. Постройте калориметр, подобный показанному на рис. 26.1, вложив вместе две чашки из полистирола. Вставьте термометр в отверстие в картонном квадрате и закрепите его резиновой пробкой с одним отверстием.
2. Налейте ровно 50 мл водопроводной воды в чашку калориметра. Дайте воде постоять с термометром в течение 10 минут, чтобы достичь теплового равновесия.Измерьте и запишите температуру.
3. Налейте ровно 50,0 мл горячей воды из-под крана в стакан емкостью 250 мл. Измерьте и запишите температуру горячей воды.
4. Залейте в калориметр горячую воду. Закройте калориметр крышкой и осторожно перемешайте воду с помощью термометра. Регистрируйте температуру воды каждые 15 секунд.
5. Постройте график зависимости температуры от времени.

► Б. Теплота нейтрализации HCl − NaOH.

1. Вытрите калориметр и термометр полотенцем.Отмеряли 50,0 мл 1,0 М NaOH и добавляли в калориметр. Крышка калориметра была заменена без термометра.
2. Ровно 50,0 мл 1,0 М HCl отмерили в сухой химический стакан. Оставляли стоять возле калориметра 4 минуты. Измеряли температуру кислоты. Термометр промывали водопроводной водой и сушили. Температура основного раствора измерялась и записывалась.
3. HCl добавляли к NaOH. Раствор осторожно перемешивали, и температуру регистрировали каждые 15 секунд.
4. Построен график зависимости температуры от времени.

► C. Теплота нейтрализации УВ ₂ H ₃ O ₂ −NaOH

1. Калориметр и термометр сушили полотенцем. Отмеряли 50,0 мл 1,0 М NaOH и добавляли в калориметр. Крышка калориметра была заменена без термометра.
2. Ровно 50,0 мл 1,0 M HC ₂ H ₃ O ₂ отмеряли в сухой химический стакан.Оставляли стоять возле калориметра 4 минуты. Измеряли температуру кислоты. Термометр промывали водопроводной водой и сушили. Температура основного раствора измерялась и записывалась.
3. HC ₂ H ₃ O ₂ был добавлен к NaOH. Раствор осторожно перемешивали, и температуру регистрировали каждые 15 секунд.
4. Построен график зависимости температуры от времени.

Наблюдения:

Температура была откалибрована для каждого из этих наблюдений с использованием ранее построенной калибровочной кривой.К нему нанесены линии интерполяции.

► А. Теплоемкость калориметра.

    Температура калориметра и воды перед смешиванием (наблюдаемая): 21,5 ± 0,2 ° C.
    Температура калориметра и воды перед смешиванием (отрегулированная): 18,5 ± 0,2 ° C.
    Температура теплой воды (наблюдаемая): 46,0 ± 0,2 ° C
    Температура теплой воды (регулируемая): 43,0 ± 0,2 ° C
 

► Б. Теплота нейтрализации HCl − NaOH.

    Температура калориметра и NaOH (наблюдаемая): 23,0 ± 0,2 ° C
    Температура калориметра и NaOH (отрегулированная): 20.0 ± 0,2 ° С
 

► C. Теплота нейтрализации УВ ₂ H ₃ O ₂ −NaOH

    Температура калориметра и NaOH (наблюдаемая): 22,0 ± 0,2 ° C.
    Температура калориметра и NaOH (отрегулированная): 19,0 ± 0,2 ° C
 

Графики зависимости температуры от времени для каждой из трех частей эксперимента можно найти в конце этого отчета, они четко обозначены. Эти графики были использованы для результатов в следующем разделе. Все эти графики представляют собой скорректированные температуры, интерполированные на калибровочной кривой.

Результатов:

► А. Теплоемкость калориметра.

    Максимальная температура (определенная по кривой) = 28,0 ± 0,2 ° C
    
    Тепло теряется теплой водой =
        (понижение температуры × масса воды × удельная теплоемкость воды) =
        43,0 ± 0,2 ° C - 28,0 ± 0,2 ° C × 50,0 г × 4,18 Дж / ° C-г =
        43,0 ± 0,47% ° C - 28,0 ± 0,71% ° C × 50,0 г × 4,18 Дж / ° C-г =
        3135 ± 1,18% J =
        3140 ± 40 Дж
    
    Тепло, полученное более холодной водой =
        (увеличение температуры × масса воды × удельная теплоемкость воды) =
        28.0 ± 0,2 ° C - 18,5 ± 0,2 ° C × 50,0 г × 4,18 Дж / ° C-g =
        28,0 ± 0,71% ° C - 18,5 ± 1,08% ° C × 50,0 г × 4,18 Дж / ° C-г =
        1986 ± 1,79% J =
        1990 ± 40 Дж
    
    Тепло, полученное калориметром =
        (тепло, теряемое теплой водой - тепло, получаемое более холодной водой) =
        3140 ± 40 Дж - 1990 ± 40 Дж =
        1150 ± 80 Дж
    
    Теплоемкость калориметра =
        (тепло, полученное калориметром ÷ повышение температуры) =
        1150 ± 6,96% Дж ÷ (28,0 ± 0,71% ° C - 18,5 ± 1,08% ° C) =
        121 ± 8.75% Дж / К =
        120 ± 10 Дж / К
 

► Б. Теплота нейтрализации HCl − NaOH.

    Изменение температуры (определяется по кривой) = 6,0 ± 0,2 ° C
    
    Тепло, полученное раствором =
        (повышение температуры × масса раствора × удельная теплоемкость воды) =
        6,0 ± 0,2 ° C × 100 г × 4,18 Дж / ° C-г =
        6,0 ± 3,33% ° C × 100 г × 4,18 Дж / ° C-г =
        2508 ± 3,33% J =
        2510 ± 80 Дж

    Тепло, полученное калориметром =
        (повышение температуры × теплоемкость калориметра) =
        6.0 ± 3,33% ° C × 120 ± 8,33% Дж / К =
        720 ± 11,66% J =
        720 ± 80 Дж

    Общее количество джоулей, высвобождаемых реакцией =
        (тепло, полученное раствором + тепло, полученное калориметром) =
        2510 ± 80 Дж + 720 ± 80 Дж =
        3230 ± 160 Дж

    Сбалансированное уравнение (простой вывод) = HCl + NaOH → NaOH + H  2  O

    Количество молей HCl в 50 мл 1,0 M HCl =
        (молярность ÷ литры раствора) =
        1.0 M ÷ .05 L =
        0,05 моль HCl

    Количество молей H  2  O, полученное при реакции 50 мл 1.0 M HCl и 50 мл 1,0 M NaOH =
        (количество молей HCl × отношение молей H  2  O к HCl) =
        0,05 моль HCl × (1 моль H  2  O ÷ 1 моль HCl) =
        0,05 моль H  2  O

    Джоули, выделяемые на моль образовавшейся воды =
        (общее количество выпущенных джоулей ÷ количество произведенных молей воды) =
        3230 ± 160 Дж ÷ 0,05 моль H  2  O =
        3,230 ± 4,95% кДж ÷ 0,05 моль H  2  O =
        64,6 ± 4,95% кДж / моль =
        65 ± 3 кДж / моль
 

► C. Теплота нейтрализации УВ ₂ H ₃ O ₂ −NaOH

    Изменение температуры (определяется по кривой) = 7.0 ± 0,2 ° С

    Тепло, полученное раствором =
        (повышение температуры × масса раствора × удельная теплоемкость воды) =
        7,0 ± 0,2 ° C × 100 г × 4,18 Дж / ° C-г =
        7,0 ± 2,86% ° C × 100 г × 4,18 Дж / ° C-г =
        2926 ± 2,86% J =
        2930 ± 80 Дж

    Тепло, полученное калориметром =
        (повышение температуры × теплоемкость калориметра) =
        (7,0 ± 2,86% ° C × 120 ± 8,33% Дж / К) =
        840 ± 11,19% J =
        840 ± 90 Дж

    Общее количество джоулей, высвобождаемых реакцией =
        (тепло, полученное раствором + тепло, полученное калориметром) =
        2930 ± 80 Дж + 840 ± 90 Дж =
        3770 ± 170 Дж

    Сбалансированное уравнение (простой вывод) = HC  2  H  3  O  2  + NaOH → NaC  2  H  3  O  2  + H  2  O

    Количество молей H  2  O, полученное при реакции 50 мл 1.0 M HC  2  H  3  O  2  и 50 мл 1,0 M NaOH =
        (число молей HC  2  H  3  O  2  × отношение молей воды к молям HC  2  H  3  O  2 ) =
        0,05 моль HC  2  H  3  O  2  (1 моль H  2  O / 1 моль HC  2  H  3  O  2 ) =
        0,05 моль H  2  O

    Джоули, выделяемые на моль образовавшейся воды =
        (общее количество выпущенных джоулей ÷ количество произведенных молей воды) =
        (3770 ± 170 Дж) ÷.05 моль =
        3,770 ± 4,51% кДж ÷ 0,05 моль =
        75,4 ± 4,51% кДж / моль =
        75 ± 3 кДж
 

Обсуждение:

Полученные значения являются экспериментальными данными, которые необходимо сравнить с истинными значениями, чтобы оценить точность эксперимента. Истинное значение джоулей, выделяемых на моль воды для реакции HCl, составляет 58,2 кДж / моль. Истинное значение джоулей, выделяемых на моль реакции с уксусной кислотой, составляет 55,8 кДж / моль.

    Ошибка в процентах, реакция HCl.
        (65 кДж - 58.2 кДж) ÷ 58,2 кДж × 100 = ошибка 11,68%.
    Ошибка в процентах, реакция на уксусную кислоту.
        (75 кДж - 55,8 кДж) ÷ 55,8 кДж × 100 = ошибка 34,41%.
 

Это астрономический процент ошибок. Были серьезные ошибки с оборудованием и процедурами. Некоторые источники ошибок, которые могут объяснить расхождения, — это сами измерительные устройства. Для измерения объема использовался градуированный цилиндр. Для максимальной точности следовало использовать бюретку или пипетку. Использование градуированного цилиндра оставляет место для критической ошибки в определении объема, которая затем приводит к ошибкам в определении массы, молярного содержания раствора и любой другой производной формулы.В цилиндр может быть налито не только неточное количество раствора, но и не весь этот раствор. На стенках баллона всегда остаются лишние капли раствора. Это отрицательно повлияло бы на показания объема. Кроме того, необходимо было калибровать термометр, что повышает точность, но само по себе является неточным методом. Лучший термометр мог бы предотвратить ошибки в показаниях температуры. Также предполагается, что удельная теплоемкость раствора такая же, как удельная теплоемкость воды, и что водопроводная вода, используемая в эксперименте, содержит незначительные примеси.Ни одно из этих предположений не должно быть сделано, поскольку небольшие расхождения могут вызвать большие расхождения в расчетах на более поздних этапах эксперимента.

Теория, связанная с этим экспериментом, имеет дело с потенциальной энергией в молекулах. В этой реакции молекулы выделяли тепло. Это тепло поступало из потенциальной энергии, хранящейся в химических связях. Когда связи были разорваны и образовались новые, высвободилась энергия. Этот эксперимент служит для проверки атомной теории и наблюдений, касающихся химических связей.Кроме того, различные части этого эксперимента основывались на атомной теории, например, на определении количества молей растворенного вещества в растворе.

У этого эксперимента много разветвлений. Во-первых, был получен лабораторный опыт. Во-вторых, изучалась энергия системы. Все можно классифицировать как систему, и ее энергию можно изучить. Этот эксперимент показал, как энергия ведет себя в системе. Энергия высвобождается в результате обычных реакций; если бы эту энергию можно было использовать, ее можно было бы использовать.Это движущая сила водородных топливных элементов. Водород и кислород смешиваются, образуя воду, но также производя огромное количество энергии. Образование воды было движущей силой этой реакции метатезиса и производило энергию.

Вопросы:

1. Самым большим источником ошибок в этом эксперименте была грубая неточность измерительных приборов. Должно было быть использовано ровно 50,0 мл растворов, так как многие расчеты производных зависят от точности этого количества.Значения плюс / минус вызывают беспокойство. Сам калориметр имел высокую теплоемкость. Этот эксперимент мог бы пройти лучше, если бы использовались более точные измерительные приборы и калориметры.

2. Две степени нейтрализации должны быть одинаковыми. В каждом случае на кислоту действует одинаковое количество молей NaOH. Таким образом, хотя начальная и конечная температуры могут различаться, изменение температуры должно быть одинаковым в каждом случае.

3. Процедура требует промывки термометра между измерениями температуры NaOH и HCl, потому что капли NaOH на термометре будут реагировать с эквивалентом HCl, вызывая расхождение, даже небольшое, в молях растворов реагентов, и при начальной температуре.Соответственно изменится изменение температуры, что приведет к большим ошибкам.

4. Чтобы найти ΔH, необходимо предпринять несколько шагов. (Посмотреть)

Во-первых, необходимо определить тепло, поглощаемое раствором.

    Тепло, поглощаемое раствором (повышение температуры × масса раствора × удельная теплоемкость) =
    (6,1 ° C) × (100 г) × (4,18 Дж / ° C-г) =
    2550 Дж
 

Затем необходимо рассчитать количество тепла, поглощаемое калориметром.

    Тепло, поглощаемое калориметром (повышение температуры × теплоемкость калориметра) =
    (6.1 °) × (12,1 Дж / К) =
    74 Дж
 

Теперь нужно сложить два значения.

    Тепло, выделяемое в результате реакции (тепло, поглощаемое раствором + тепло, поглощаемое калориметром) =
    2550 Дж + 74 Дж =
    2624 Дж =
    2,624 кДж
 

Заключение: Эксперимент прошел успешно в той степени, в которой процедура была проведена правильно. Проблемы с оборудованием и другие неизбежные источники ошибок приводили к большой процентной ошибке для каждой части эксперимента. Однако методы, связанные с калориметрией, применялись на практике, что дало ценный опыт.

.