Количество теплоты
Введение
В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с процессами, которые сопровождаются изменением температуры тел. Это может быть нагревание или охлаждение, плавление или кристаллизация, испарение или конденсация. В каждом из этих процессов происходит передача энергии от одного тела к другому. Эта энергия называется теплотой.
Теплота – это форма энергии, которая передается от более нагретого тела к менее нагретому телу в результате их контакта или излучения. Она измеряется в джоулях (Дж) или калориях (кал).
Количество теплоты – это количество энергии, которое передается от одного тела к другому в процессе теплообмена. Оно зависит от массы и температуры тел, а также от условий теплообмена (например, от теплопроводности среды).
Основные понятия
Для понимания процесса передачи теплоты необходимо знать основные понятия, связанные с этим процессом:
Формула количества теплоты
Формула количества теплоты Q, выделяемой или поглощаемой телом при изменении его температуры, имеет вид:
Q = c m ΔT,
где c – удельная теплоемкость вещества, m – масса вещества, ΔT – изменение температуры.
Эта формула применима для всех видов теплообмена, кроме фазовых переходов. Для фазовых переходов используются другие формулы, учитывающие поглощение или выделение скрытой теплоты плавления или парообразования.
Примеры задач на расчет количества теплоты:
Задача 1: Какое количество теплоты потребуется для нагревания 2 кг воды от 20 °C до 100 °C?
Дано: m = 2 кг, t1 = 20 °C, t2 = 100 °C.Найти: Q – ?Решение:Удельная теплоемкость воды c = 4200 Дж/(кг°C). Изменение температуры ΔT = t2 - t1 = 80 °C. Тогда количество теплоты равно:Q = cmΔT = 42002*80 = 672 000 Дж = 672 кДж.Ответ: Q = 672 кДж.
Задача 2: Какое количество теплоты выделится при кристаллизации 50 г свинца?
Дано: m = 50 г, λ = 0,2510^5 Дж/кг.Найти: Q – ?Решение:При кристаллизации свинца выделяется скрытая теплота плавления λ. Масса свинца m известна. Тогда количество теплоты можно найти по формуле:Q = λm = 0,2510^50,05 = 1250 Дж.Ответ: Q = 1250 Дж.
Эти задачи иллюстрируют применение формулы количества теплоты для различных случаев теплообмена.
Вопросы для самоконтроля:
Дополнительные материалы:
На сайте «Физика в школе» вы можете найти интерактивные задачи и тесты по теме «Количество теплоты».
На портале «Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов» представлены видеоуроки и презентации по данной теме.
В книге «Физика. 8 класс» под редакцией А.В. Перышкина подробно описаны все процессы теплообмена и приведены примеры решения задач.