Aprēķiniet apkurei nepieciešamo siltuma daudzumu. Prezentācija par tēmu "Siltuma daudzuma aprēķins, kas nepieciešams ķermeņa uzsildīšanai un izdalīts, kad tas atdziest"
§ 9. Siltuma daudzuma aprēķins, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai vai tas izdalās dzesēšanas laikā - fizikas 8. klase (Peryshkin)
Īss apraksts:
Punktā ar tik garu virsrakstu beidzot tiek iegūta formula siltuma daudzuma aprēķināšanai. Visa argumentācija, kas veikta divos iepriekšējos punktos, īsumā, burtu veidā apzīmē fizikālie lielumi tiek apvienoti vienā formulā. Daudzumi: ķermeņa svars, ķermeņa temperatūras izmaiņas, īpatnējā siltumietilpība. Šī ir pirmā formula astotās klases kursā. Protams. pēc devītās rindkopas sekos uzdevumi, kuros būs jāaprēķina nepieciešamā vai izdalītā siltuma daudzums. Šādas problēmas risināšanas piemērs ir mācību grāmatā. Pat divi uzdevumi. Īpatnējo siltumietilpību, ja tā nav norādīta problēmas stāvoklī, ņem no 8. punkta tabulas.
Siltuma daudzums ir saistīts ar ķermeņa iekšējo enerģiju. ja ķermenis izdala siltumu, tad iekšējā enerģija samazinās, un, ja tā saņem, tad otrādi. Tāpēc uzdevumos dažreiz tiek lūgts aprēķināt nevis siltumu, bet gan iekšējās enerģijas izmaiņas. Šādi tiek formulēts problēmas jautājums: "Cik ir mainījusies iekšējā enerģija?" Tas jādara saskaņā ar to pašu siltuma formulu, ar kuru jūs iepazīsities šajā punktā.
2. slaids
Nodarbības mērķis:
nosaka ķermeņa temperatūras maiņai nepieciešamā siltuma daudzuma aprēķināšanas formulu; analizēt formulu; praktisko iemaņu attīstīšana problēmu risināšanā; turpināt mācīties analizēt uzdevuma nosacījumus; analizēt un novērtēt klasesbiedru reakciju;
3. slaids
Bez siltuma nav dzīvības. Bet pārāk daudz aukstuma un karstuma iznīcina visu dzīvību. Visi ķermeņi, pat ledus bloki, izstaro enerģiju, bet nedaudz uzkarsēti ķermeņi izstaro maz enerģijas, un šo starojumu cilvēka acs neuztver. Astoņpadsmitajā gadsimtā daudzi zinātnieki uzskatīja, ka siltums ir īpaša viela, ko sauc par "kaloriju", bezsvara "šķidrums", kas atrodas ķermeņos. Tagad mēs zinām. Tas tā nav. Šodien mēs runāsim par siltumu un termiskām parādībām, kā arī uzzināsim, kā aprēķināt siltuma daudzumu, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai un atbrīvots, kad tas atdziest.
4. slaids
Visaptverošu zināšanu pārbaude
1. Kustības enerģiju un ķermeni veidojošo daļiņu mijiedarbību sauc par iekšējo enerģiju. 2. Ķermeņa iekšējo enerģiju nevar palielināt, strādājot pie tā. 3. Enerģijas pārnesi no aukstāka ķermeņa uz karstāku sauc par siltuma vadīšanu. 4. Ar siltuma vadīšanu viela nepārvietojas no viena ķermeņa gala uz otru. 5. Konvekcija notiek iekšā cietvielas. 6. Enerģiju, ko ķermenis dod vai saņem siltuma pārneses laikā, sauc par siltuma daudzumu. 7. Radiācija ir siltuma pārneses veids. 8. Enerģijas pārnesi no viena ķermeņa uz otru vai no vienas tā daļas uz citu veic molekulas vai citas daļiņas. 9. Iekšējo enerģiju mēra ņūtonos. 10. Siltuma daudzums, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai, ir atkarīgs no vielas veida
5. slaids
Atbildes uz uzdevumu:
Λ‗‗Λ‗ΛΛΛ‗Λ
6. slaids
Kura diagramma parāda trīs siltuma pārneses veidus: vadītspēju, starojumu un konvekciju? a/ c/ b/
7. slaids
Caur siltuma vadīšanu caur katla dibenu un sieniņām liesmas iekšējā enerģija pāriet tūristu sautējuma iekšējā enerģijā. Ar starojumu - tūrista plaukstu un viņa apģērbu iekšējā enerģijā. Un konvekcijas ceļā - gaisa iekšējā enerģijā virs uguns.
8. slaids
Kvalitatīvi uzdevumi
No krievu pasakas "Mazā māsa un pelēkais vilks". Vilks piegāja pie upes, nolaida asti bedrē un sāka teikt: “Ķer, makšķerē, gan mazo, gan lielo! Noķer mazas un lielas zivis! Viņam sekojot, parādījās lapsa; staigā apkārt vilkam un žēlojas: “Skaidri, notīri zvaigznes debesīs! Salst, salst vilka asti! Aste un sasalst. Kā vilka aste pameta karstumu? (Radiācija).
9. slaids
No Altaja pasakas "Ermīns un zaķis". Gudrais lācis klusībā domāja. Viņa priekšā karsti sprakšķēja liela uguns, virs ugunskura uz dzelzs statīva stāvēja zelta katls ar septiņām bronzas vārpām. Lācis nekad netīrīja šo iecienīto katlu: viņš baidījās, ka laime pazudīs kopā ar netīrumiem, un zelta katlu vienmēr klāja simts sodrēju kārtas kā samts. Vai ūdens sildīšanu ietekmēja tas, ka katls bija pārklāts ar “simts sodrēju kārtām”?
Jā, tā kā sodrēji ir poraini, ūdens sildīsies lēnāk.
10. slaids
Pirms pacelšanās naktstauriņš ilgi plīvo ar spārniem. Kāpēc?
Butterfly "iesildās", kā sportists veic iesildīšanos pirms starta. Daļa no tā veiktā mehāniskā darba iet uz iekšējās enerģijas palielināšanu.
11. slaids
Fokuss "Ugunsdrošs papīrs". Nagu cieši ietin papīrā un karsē spirta lampas liesmā. Papīrs nedeg. Kāpēc? Fokuss "Ugunsdrošs papīrs". Nagu cieši ietin papīrā un karsē spirta lampas liesmā. Papīrs nedeg. Kāpēc?
Dzelzs ir lieliska siltumvadītspēja, tāpēc gandrīz viss siltums tiek nodots nagam, un papīrs nedeg. Eksperimentāls uzdevums.
12. slaids
Eksperimentāls uzdevums. Pieredze ar svītrainu stiklu Es no iekšpuses uzlīmēju pāri plāna stikla glāzei ar tāda paša platuma balta un melna papīra sloksnēm. Ārā ar plastilīnu vienā augstumā pielīmēju pogas pie stikla, pa vienai pret katru balto un melno strēmeli. Es uzliku glāzi uz apakštasītes un stingri centrā ieliku tajā sveci. Es aizdedzu sveci. Pēc kāda laika pogas sāk nokrist. Izskaidrojiet eksperimenta rezultātus. Atbilde: Pirmkārt, pazudīs tās pogas, kas ir pielīmētas pret melnām papīra sloksnēm, jo šeit stikls uzsilst vairāk, melnās virsmas absorbē uz tām krītošā starojuma enerģiju vairāk nekā baltas.
Praksē bieži tiek izmantoti siltuma aprēķini. Piemēram, būvējot ēkas, jāņem vērā, cik siltumenerģijai ēkai jādod visai apkures sistēmai. Jums arī jāzina, cik daudz siltuma nonāks apkārtējā telpā caur logiem, sienām, durvīm.
Mēs ar piemēriem parādīsim, kā veikt vienkāršākos aprēķinus.
Tātad, jums ir jānoskaidro, cik daudz siltuma vara daļa saņēma sildot. Tā masa ir 2 kg, un temperatūra paaugstinājās no 20 līdz 280 °C. Pirmkārt, saskaņā ar 1. tabulu mēs nosakām vara īpatnējo siltumietilpību ar m = 400 J / kg ° C). Tas nozīmē, ka 1 kg smagas vara daļas uzsildīšanai par 1 °C ir nepieciešami 400 J. liels daudzums siltums - 800 J. Vara daļas temperatūra jāpalielina nevis par 1 ° C, bet par 260 ° C, kas nozīmē, ka būs nepieciešams 260 reizes vairāk siltuma, t.i., 800 J 260 \u003d 208 000 J.
Ja apzīmē masu m, starpību starp beigu (t 2) un sākotnējo (t 1) temperatūru - t 2 - t 1, iegūstam formulu siltuma daudzuma aprēķināšanai:
Q \u003d cm (t 2 - t 1).
1. piemērs. Dzelzs katls ar masu 5 kg ir piepildīts ar ūdeni, kura masa ir 10 kg. Cik daudz siltuma jānodod katlam ar ūdeni, lai mainītu to temperatūru no 10 līdz 100 °C?
Risinot problēmu, jārēķinās, ka abi korpusi - gan boileris, gan ūdens - tiks sildīti kopā. Starp tiem notiek siltuma apmaiņa. To temperatūras var uzskatīt par vienādām, t.i., katla un ūdens temperatūra mainās par 100 °C - 10 °C = 90 °C. Bet apkures katla un ūdens saņemtie siltuma daudzumi nebūs vienādi. Galu galā viņu masas un īpatnējās siltuma jaudas savādāk.
Ūdens sildīšana tējkannā
2. piemērs. Jaukts ūdens, kas sver 0,8 kg, kura temperatūra ir 25 ° C, un ūdens 100 ° C temperatūrā, kas sver 0,2 kg. Iegūtā maisījuma temperatūra tika izmērīta un tika konstatēta 40°C. Aprēķiniet, cik daudz siltuma karstais ūdens izdalīja, kad tas atdziest, un aukstais ūdens saņēma, kad tas tika uzkarsēts. Salīdziniet šos siltuma daudzumus.
Pierakstīsim problēmas stāvokli un atrisināsim to.
Mēs redzam, ka karstā ūdens atdotais siltuma daudzums un aukstā ūdens saņemtais siltuma daudzums ir vienādi. Tas nav nejaušs rezultāts. Pieredze rāda, ja starp ķermeņiem notiek siltuma apmaiņa, tad visu sildošo ķermeņu iekšējā enerģija palielinās par tik, cik samazinās dzesēšanas ķermeņu iekšējā enerģija.
Veicot eksperimentus, parasti izrādās, ka karstā ūdens izdalītā enerģija ir lielāka nekā aukstā ūdens saņemtā enerģija. Tas izskaidrojams ar to, ka daļa enerģijas tiek pārnesta uz apkārtējo gaisu, bet daļa enerģijas tiek pārnesta uz trauku, kurā tika sajaukts ūdens. Dotās un saņemtās enerģijas vienādība būs precīzāka, jo mazāks enerģijas zudums ir pieļaujams eksperimentā. Ja šos zaudējumus aprēķināsi un ņemsi vērā, tad vienlīdzība būs precīza.
Jautājumi
- Kas jāzina, lai aprēķinātu siltuma daudzumu, ko organisms saņem sildot?
- Paskaidrojiet ar piemēru, kā tiek aprēķināts siltuma daudzums, kas tiek nodots ķermenim, kad tas tiek uzkarsēts vai atbrīvots, kad tas tiek atdzesēts.
- Uzrakstiet formulu siltuma daudzuma aprēķināšanai.
- Kādu secinājumu var izdarīt no pieredzes, sajaucot aukstu un karsts ūdens? Kāpēc šīs enerģijas praksē nav vienādas?
8. vingrinājums
- Cik daudz siltuma nepieciešams, lai paaugstinātu 0,1 kg ūdens temperatūru par 1°C?
- Aprēķiniet siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai uzsildītu: a) čugunu, kas sver 1,5 kg, lai mainītu tā temperatūru par 200 °C; b) alumīnija karote, kas sver 50 g no 20 līdz 90 °C; c) ķieģeļu kamīns, kas sver 2 tonnas no 10 līdz 40 °C.
- Kāds ir siltuma daudzums, kas izdalās ūdens dzesēšanas laikā, kura tilpums ir 20 litri, ja temperatūra mainās no 100 līdz 50 °C?