ความร้อนจำเพาะ. ปริมาณความร้อน สมการสมดุลความร้อน

1. การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในจากการทำงานมีลักษณะเฉพาะตามปริมาณงาน กล่าวคือ งานคือการวัดการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายใน กระบวนการนี้. การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกายระหว่างการถ่ายเทความร้อนนั้นมีลักษณะเป็นปริมาณที่เรียกว่า ปริมาณความร้อน.

ปริมาณความร้อนคือการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกายระหว่างกระบวนการถ่ายเทความร้อนโดยไม่ได้ทำงาน

ปริมาณความร้อนแสดงด้วยตัวอักษร \(Q\) เนื่องจากปริมาณความร้อนเป็นตัววัดการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน มีหน่วยเป็นจูล (1 J)

เมื่อถ่ายเทความร้อนจำนวนหนึ่งไปยังร่างกายโดยไม่ได้ทำงาน กำลังภายในเพิ่มขึ้นหากร่างกายปล่อยความร้อนออกมาจำนวนหนึ่งพลังงานภายในก็จะลดลง

2. หากคุณเทน้ำ 100 กรัมลงในภาชนะที่เหมือนกันสองใบ โดยใบหนึ่งและอีกใบ 400 กรัมที่อุณหภูมิเดียวกันและวางไว้บนเตาที่เหมือนกัน น้ำในภาชนะใบแรกจะเดือดเร็วขึ้น ดังนั้น ยิ่งมวลของร่างกายมีมากขึ้น ปริมาณความร้อนที่ร่างกายต้องการในการทำให้ร้อนก็จะมากขึ้นตามไปด้วย การทำความเย็นก็เช่นเดียวกัน: เมื่อวัตถุที่มีมวลมากขึ้นถูกทำให้เย็นลง มันจะปล่อยความร้อนออกมาในปริมาณที่มากขึ้น วัตถุเหล่านี้ทำจากสสารชนิดเดียวกันและร้อนขึ้นหรือเย็นลงตามจำนวนองศาที่เท่ากัน

3. หากตอนนี้เราให้ความร้อนน้ำ 100 กรัมจาก 30 ถึง 60 °C นั่นคือ ที่ 30 °C และจนถึง 100 °C เช่น ที่อุณหภูมิ 70 °C จากนั้นในกรณีแรกจะใช้เวลาในการทำความร้อนน้อยกว่าครั้งที่สอง ดังนั้นการทำให้น้ำร้อนขึ้น 30 °C จะต้องใช้ความร้อนน้อยกว่าการทำให้น้ำร้อนขึ้น 70 °C ดังนั้น ปริมาณความร้อนจึงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิสุดท้าย \((t_2\,^\circ C) \) และอุณหภูมิเริ่มต้น \((t_1\,^\circ C) \): \( Q\ซิม(t_2- t_1) \) .

4. หากตอนนี้คุณเทน้ำ 100 กรัมลงในภาชนะใบเดียว และเทน้ำเล็กน้อยลงในภาชนะที่เหมือนกันอีกใบหนึ่งแล้วใส่ตัวโลหะลงไปซึ่งมีมวลและมวลน้ำเท่ากับ 100 กรัม และให้ความร้อนภาชนะบนกระเบื้องที่เหมือนกัน จากนั้น คุณจะสังเกตเห็นว่าในภาชนะที่บรรจุน้ำเพียงอย่างเดียวจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าภาชนะที่มีน้ำและตัวถังโลหะ ดังนั้นเพื่อให้อุณหภูมิของสิ่งที่บรรจุอยู่ในภาชนะทั้งสองเท่ากัน จึงจำเป็นต้องถ่ายเทความร้อนไปยังน้ำมากกว่าไปยังน้ำและตัวเครื่องที่เป็นโลหะ ดังนั้นปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำความร้อนในร่างกายจึงขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่ใช้สร้างร่างกาย

5. ลักษณะการขึ้นอยู่กับปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนแก่ร่างกายกับประเภทของสารนั้นมีลักษณะเฉพาะ ปริมาณทางกายภาพ, เรียกว่า ความจุความร้อนจำเพาะของสาร.

ปริมาณทางกายภาพเท่ากับปริมาณความร้อนที่ต้องให้สาร 1 กิโลกรัมเพื่อให้ความร้อนขึ้น 1 ° C (หรือ 1 K) เรียกว่าความจุความร้อนจำเพาะของสาร

สาร 1 กิโลกรัมจะปล่อยความร้อนในปริมาณเท่ากันเมื่อถูกทำให้เย็นลง 1 °C

ความจุความร้อนจำเพาะแสดงด้วยตัวอักษร \(c\) หน่วย ความจุความร้อนจำเพาะคือ 1 J/kg °C หรือ 1 J/kg K

ความจุความร้อนจำเพาะของสารถูกกำหนดโดยการทดลอง ของเหลวมีความจุความร้อนจำเพาะสูงกว่าโลหะ น้ำมีความร้อนจำเพาะสูงสุด ส่วนทองคำมีความร้อนจำเพาะน้อยมาก

ความร้อนจำเพาะของตะกั่วคือ 140 J/kg °C ซึ่งหมายความว่าหากต้องการให้ความร้อนตะกั่ว 1 กิโลกรัมเพิ่มขึ้น 1 °C จำเป็นต้องใช้ความร้อนจำนวน 140 จูล ความร้อนในปริมาณเท่ากันจะถูกปล่อยออกมาเมื่อน้ำเย็น 1 กิโลกรัมเย็นลง 1 °C

เนื่องจากปริมาณความร้อนเท่ากับการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของร่างกาย เราจึงกล่าวได้ว่าความจุความร้อนจำเพาะแสดงให้เห็นว่าพลังงานภายในของสาร 1 กิโลกรัมเปลี่ยนแปลงไปเท่าใดเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง 1 °C โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานภายในของตะกั่ว 1 กิโลกรัมจะเพิ่มขึ้น 140 J เมื่อได้รับความร้อน 1 °C และลดลง 140 J เมื่อเย็นลง

ปริมาณความร้อน \(Q \) ที่จำเป็นในการให้ความร้อนแก่วัตถุที่มีมวล \(m \) จากอุณหภูมิ \((t_1\,^\circ C) \) ถึงอุณหภูมิ \((t_2\,^\ circ C) \) เท่ากับผลคูณของความจุความร้อนจำเพาะของสาร มวลกาย และความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิสุดท้ายและอุณหภูมิเริ่มต้น เช่น

\[ Q=cm(t_2()^\circ-t_1()^\circ) \]

สูตรเดียวกันนี้ใช้ในการคำนวณปริมาณความร้อนที่ร่างกายปล่อยออกมาเมื่อเย็นลง เฉพาะในกรณีนี้เท่านั้นที่ควรลบอุณหภูมิสุดท้ายออกจากอุณหภูมิเริ่มต้น เช่น ลบอุณหภูมิที่น้อยกว่าออกจากอุณหภูมิที่ใหญ่กว่า

6. ตัวอย่างการแก้ปัญหา. เทน้ำ 100 กรัมที่อุณหภูมิ 20 °C ลงในแก้วที่บรรจุน้ำ 200 กรัมที่อุณหภูมิ 80 °C หลังจากนั้นอุณหภูมิในภาชนะก็สูงถึง 60 °C น้ำเย็นรับความร้อนได้เท่าไร และน้ำร้อนจ่ายความร้อนได้เท่าไร?

เมื่อแก้ไขปัญหา คุณต้องดำเนินการตามลำดับต่อไปนี้:

เขียนเงื่อนไขของปัญหาโดยสังเขป
แปลงค่าปริมาณเป็น SI
วิเคราะห์ปัญหา กำหนดว่าวัตถุใดเกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนความร้อน วัตถุใดให้พลังงานและรับ
แก้ไขปัญหาใน ปริทัศน์;
ทำการคำนวณ
วิเคราะห์คำตอบที่ได้รับ

1. งาน.

ที่ให้ไว้:
\(m_1 \) = 200 ก
\(m_2\) = 100 กรัม
\(t_1 \) = 80 °C
\(t_2 \) = 20 °C
\(t\) = 60 °C
______________

\(Q_1 \) — ? \(Q_2 \) — ?
\(c_1 \) = 4200 จูล/กก. °C

2. ศรี:\(m_1\) = 0.2 กก.; \(m_2\) = 0.1 กก.

3. การวิเคราะห์งาน. ปัญหาอธิบายกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างร้อนกับ น้ำเย็น. น้ำร้อนให้ความร้อนในปริมาณหนึ่ง \(Q_1 \) และเย็นลงจากอุณหภูมิ \(t_1 \) ถึงอุณหภูมิ \(t \) น้ำเย็นรับปริมาณความร้อน \(Q_2 \) และร้อนขึ้นจากอุณหภูมิ \(t_2 \) ถึงอุณหภูมิ \(t \)

4. การแก้ปัญหาในรูปแบบทั่วไป. ปริมาณความร้อนที่ได้รับ น้ำร้อนคำนวณโดยสูตร: \(Q_1=c_1m_1(t_1-t) \)

ปริมาณความร้อนที่ได้รับจากน้ำเย็นคำนวณโดยสูตร: \(Q_2=c_2m_2(t-t_2) \) .

5. การคำนวณ.
\(Q_1 \) = 4200 จูล/กก · °С · 0.2 กก. · 20 °С = 16800 จูล
\(Q_2\) = 4200 จูล/กก. °C 0.1 กก. 40 °C = 16800 จูล

6. คำตอบก็คือ ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากน้ำร้อนเท่ากับปริมาณความร้อนที่ได้รับจากน้ำเย็น ในกรณีนี้ มีการพิจารณาสถานการณ์ในอุดมคติและไม่ได้คำนึงถึงว่ามีการใช้ความร้อนจำนวนหนึ่งเพื่อให้ความร้อนแก่กระจกซึ่งมีน้ำอยู่และอากาศโดยรอบ ในความเป็นจริง ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากน้ำร้อนมากกว่าปริมาณความร้อนที่ได้รับจากน้ำเย็น

ส่วนที่ 1

1. ความจุความร้อนจำเพาะของเงินคือ 250 J/(kg °C) สิ่งนี้หมายความว่า?

1) เมื่อเงิน 1 กิโลกรัมเย็นลงที่ 250 °C จะปล่อยความร้อนออกมาเป็นปริมาณ 1 J
2) เมื่อเงิน 250 กิโลกรัม เย็นตัวลง 1 °C จะปล่อยความร้อนออกมา 1 J
3) เมื่อเงิน 250 กิโลกรัมเย็นลง 1 °C ปริมาณความร้อน 1 J จะถูกดูดซับ
4) เมื่อเงิน 1 กิโลกรัมเย็นตัวลง 1 °C จะปล่อยความร้อนออกมาจำนวน 250 J

2. ความจุความร้อนจำเพาะของสังกะสีคือ 400 J/(kg °C) มันหมายความว่าอย่างนั้น

1) เมื่อสังกะสี 1 กิโลกรัมถูกให้ความร้อน 400 °C พลังงานภายในจะเพิ่มขึ้น 1 J
2) เมื่อสังกะสี 400 กิโลกรัมถูกให้ความร้อน 1 °C พลังงานภายในจะเพิ่มขึ้น 1 J
3) การทำความร้อนสังกะสี 400 กิโลกรัมขึ้น 1 °C จำเป็นต้องใช้พลังงาน 1 J
4) เมื่อสังกะสี 1 กิโลกรัมถูกให้ความร้อน 1 °C พลังงานภายในจะเพิ่มขึ้น 400 J

3. เมื่อทำการโอน ร่างกายที่มั่นคงมวล \(m \) ปริมาณความร้อน \(Q \) อุณหภูมิร่างกายเพิ่มขึ้น \(\Delta t^\circ \) สำนวนใดต่อไปนี้กำหนดความจุความร้อนจำเพาะของสารในร่างกายนี้

1) \(\frac(m\Delta t^\circ)(Q) \)
2) \(\frac(Q)(m\Delta t^\circ) \)
3) \(\frac(Q)(\เดลต้า t^\circ) \)
4) \(Qm\Delta t^\circ \)

4. รูปนี้แสดงกราฟของการขึ้นอยู่กับปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนกับวัตถุสองชิ้น (1 และ 2) ที่มีมวลเท่ากันที่อุณหภูมิ เปรียบเทียบค่าความจุความร้อนจำเพาะ (\(c_1 \) และ \(c_2 \) ) ของสารที่ใช้สร้างวัตถุเหล่านี้

1) \(c_1=c_2 \)
2) \(c_1>c_2 \)
3)\(ค_1 4) คำตอบขึ้นอยู่กับมูลค่ามวลของวัตถุ

5. แผนภาพแสดงปริมาณความร้อนที่ถ่ายโอนไปยังวัตถุสองชิ้นที่มีมวลเท่ากัน เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงตามจำนวนองศาที่เท่ากัน ข้อใดสัมพันธ์กับความจุความร้อนจำเพาะของสารที่ใช้สร้างวัตถุได้ถูกต้อง

1) \(c_1=c_2\)
2) \(c_1=3c_2\)
3) \(c_2=3c_1\)
4) \(c_2=2c_1\)

6. รูปนี้แสดงกราฟอุณหภูมิของวัตถุที่เป็นของแข็ง ขึ้นอยู่กับปริมาณความร้อนที่วัตถุปล่อยออกมา น้ำหนักตัว 4 กก. ความจุความร้อนจำเพาะของสารในร่างกายนี้เป็นเท่าใด?

1) 500 จูล/(กก.°C)
2) 250 จูล/(กก.°C)
3) 125 จูล/(กก.°C)
4) 100 จูล/(กก.°C)

7. เมื่อให้ความร้อนแก่สารที่เป็นผลึกซึ่งมีน้ำหนัก 100 กรัม จะมีการวัดอุณหภูมิของสารและปริมาณความร้อนที่ให้กับสารนั้น ข้อมูลการวัดถูกนำเสนอในรูปแบบตาราง สมมติว่าสามารถละเลยการสูญเสียพลังงานได้ ให้พิจารณาความจุความร้อนจำเพาะของสารในสถานะของแข็ง

1) 192 J/(กก.°C)
2) 240 จูล/(กก.°C)
3) 576 J/(กก.°C)
4) 480 จูล/(กก.°C)

8. เพื่อให้โมลิบดีนัม 192 กรัมร้อนขึ้น 1 K คุณต้องถ่ายเทความร้อนจำนวน 48 J เข้าไป ความร้อนจำเพาะของสารนี้คืออะไร?

1) 250 จูล/(กก. เคลวิน)
2) 24 J/(กก. เคลวิน)
3) 4·10 -3 J/(กก.·เคลวิน)
4) 0.92 J/(กก. · เคลวิน)

9. ต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการทำความร้อนตะกั่ว 100 กรัม จาก 27 ถึง 47 °C

1) 390 จ
2) 26 กิโลจูล
3) 260 จ
4) 390 กิโลจูล

10. การทำความร้อนอิฐที่อุณหภูมิ 20 ถึง 85 °C ต้องใช้ความร้อนในปริมาณเท่ากันกับการทำความร้อนน้ำที่มีมวลเท่ากัน 13 °C ความจุความร้อนจำเพาะของอิฐคือ

1) 840 จูล/(กก. เคลวิน)
2) 21000 จูล/(กก. เคลวิน)
3) 2100 จูล/(กก. เคลวิน)
4) 1680 จูล/(กก. เคลวิน)

11. จากรายการข้อความด้านล่าง ให้เลือกข้อความที่ถูกต้องสองข้อแล้วเขียนตัวเลขลงในตาราง

1) ปริมาณความร้อนที่ร่างกายได้รับเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นตามจำนวนองศาที่กำหนดจะเท่ากับปริมาณความร้อนที่ร่างกายนี้ปล่อยออกมาเมื่ออุณหภูมิลดลงตามจำนวนองศาที่เท่ากัน
2) เมื่อสารเย็นลง พลังงานภายในจะเพิ่มขึ้น
3) ปริมาณความร้อนที่สารได้รับเมื่อถูกความร้อนจะใช้เพื่อเพิ่มพลังงานจลน์ของโมเลกุลเป็นหลัก
4) ปริมาณความร้อนที่สารได้รับเมื่อถูกความร้อนจะใช้เพื่อเพิ่มพลังงานศักย์ของการปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลเป็นหลัก
5) พลังงานภายในของร่างกายสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการให้ความร้อนในปริมาณหนึ่งเท่านั้น

12. ตารางแสดงผลการวัดมวล \(m\) การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ \(\Delta t\) และปริมาณความร้อน \(Q\) ที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำความเย็นของกระบอกสูบที่ทำจากทองแดงหรืออะลูมิเนียม .

ข้อความใดสอดคล้องกับผลลัพธ์ของการทดลอง เลือกสองรายการที่ถูกต้องจากรายการที่ให้ไว้ ระบุหมายเลขของพวกเขา จากการวัดที่ทำสามารถโต้แย้งได้ว่าปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำความเย็น

1) ขึ้นอยู่กับสารที่ใช้สร้างกระบอกสูบ
2) ไม่ขึ้นอยู่กับสารที่ใช้สร้างกระบอกสูบ
3) เพิ่มขึ้นตามมวลกระบอกสูบที่เพิ่มขึ้น
4) เพิ่มขึ้นตามความแตกต่างของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
5) ความจุความร้อนจำเพาะของอลูมิเนียมมากกว่าความจุความร้อนจำเพาะของดีบุกถึง 4 เท่า

ส่วนที่ 2

ค1.วางวัตถุแข็งที่มีน้ำหนัก 2 กิโลกรัมไว้ในเตาขนาด 2 กิโลวัตต์และเริ่มร้อนขึ้น รูปนี้แสดงการขึ้นต่อกันของอุณหภูมิ \(t\) ของร่างกายนี้กับเวลาในการทำความร้อน \(\tau \) ความจุความร้อนจำเพาะของสารเป็นเท่าใด

1) 400 จูล/(กก.°C)
2) 200 จูล/(กก.°C)
3) 40 J/(กก.°C)
4) 20 J/(กก.°C)

คำตอบ

อะไรจะร้อนเร็วขึ้นบนเตา - กาต้มน้ำหรือถังน้ำ? คำตอบนั้นชัดเจน - กาน้ำชา แล้วคำถามที่สองคือทำไม?

คำตอบก็ชัดเจนไม่น้อย - เนื่องจากมวลน้ำในกาต้มน้ำมีน้อยกว่า ยอดเยี่ยม. และตอนนี้คุณสามารถสัมผัสประสบการณ์ทางกายภาพที่แท้จริงได้ด้วยตัวเองที่บ้านแล้ว ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องมีกระทะขนาดเล็กสองใบที่เหมือนกันน้ำและน้ำมันพืชในปริมาณเท่ากันเช่นอย่างละครึ่งลิตรและเตา วางกระทะที่มีน้ำมันและน้ำบนไฟร้อนเดียวกัน ตอนนี้แค่ดูว่าอะไรจะร้อนขึ้นเร็วขึ้น หากคุณมีเทอร์โมมิเตอร์สำหรับของเหลวก็สามารถใช้ได้ แต่ถ้าไม่มี คุณสามารถใช้นิ้วทดสอบอุณหภูมิเป็นครั้งคราว แต่ระวังอย่าให้ถูกไฟไหม้ ไม่ว่าในกรณีใดคุณจะเห็นว่าน้ำมันร้อนเร็วกว่าน้ำมาก และอีกหนึ่งคำถามที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในรูปแบบของประสบการณ์ได้เช่นกัน อะไรจะเดือดเร็วกว่า - น้ำอุ่นหรือเย็น? ทุกอย่างชัดเจนอีกครั้ง - อันอบอุ่นจะเป็นคนแรกที่เส้นชัย เหตุใดจึงมีคำถามและการทดลองแปลกๆ เหล่านี้? เพื่อกำหนดปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่า “ปริมาณความร้อน”

ปริมาณความร้อน

ปริมาณความร้อนคือพลังงานที่ร่างกายสูญเสียหรือได้รับระหว่างการถ่ายเทความร้อน นี่ชัดเจนจากชื่อ เมื่อเย็นลง ร่างกายจะสูญเสียความร้อนจำนวนหนึ่ง และเมื่อได้รับความร้อนก็จะดูดซับไว้ และคำตอบสำหรับคำถามของเราก็แสดงให้เราเห็น ปริมาณความร้อนขึ้นอยู่กับอะไร?ประการแรก ยิ่งมวลของร่างกายมากขึ้น ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการเปลี่ยนอุณหภูมิก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ประการที่สอง ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนแก่ร่างกายนั้นขึ้นอยู่กับสารที่ร่างกายประกอบด้วย ซึ่งก็คือ ประเภทของสาร และประการที่สาม ความแตกต่างของอุณหภูมิร่างกายก่อนและหลังการถ่ายเทความร้อนก็มีความสำคัญต่อการคำนวณของเราเช่นกัน จากข้อมูลข้างต้นเราทำได้ กำหนดปริมาณความร้อนโดยใช้สูตร:

Q=ซม.(t_2-t_1) ,

โดยที่ Q คือปริมาณความร้อน
ม. - น้ำหนักตัว
(t_2-t_1) - ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิร่างกายเริ่มต้นและสุดท้าย
c คือความจุความร้อนจำเพาะของสารซึ่งได้จากตารางที่เกี่ยวข้อง

เมื่อใช้สูตรนี้ คุณสามารถคำนวณปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการทำความร้อนให้กับร่างกายหรือที่ร่างกายนี้จะปล่อยออกมาเมื่อเย็นตัวลง

ปริมาณความร้อนวัดเป็นจูล (1 J) เช่นเดียวกับพลังงานประเภทอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ค่านี้ถูกนำมาใช้เมื่อไม่นานมานี้ และผู้คนเริ่มวัดปริมาณความร้อนเร็วขึ้นมาก และพวกเขาใช้หน่วยที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในยุคของเรา - แคลอรี่ (1 แคลอรี่) 1 แคลอรี่คือปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำให้น้ำ 1 กรัมร้อนขึ้น 1 องศาเซลเซียส จากข้อมูลเหล่านี้ ผู้ที่ชื่นชอบการนับแคลอรี่ในอาหารที่กินสามารถคำนวณปริมาณน้ำที่สามารถต้มกับพลังงานที่พวกเขาบริโภคพร้อมกับอาหารในระหว่างวันได้เพื่อความสนุกสนาน

ดังที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าพลังงานภายในร่างกายสามารถเปลี่ยนแปลงได้ทั้งขณะทำงานและผ่านการถ่ายเทความร้อน (โดยไม่ต้องทำงาน) ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างงานกับปริมาณความร้อนก็คือ งานเป็นตัวกำหนดกระบวนการแปลงพลังงานภายในของระบบซึ่งมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานจากประเภทหนึ่งไปอีกประเภทหนึ่ง

ในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในเกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของ การถ่ายเทความร้อนการถ่ายโอนพลังงานจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่งเกิดขึ้นเนื่องจาก การนำความร้อนรังสีหรือ การพาความร้อน.

เรียกว่าพลังงานที่ร่างกายสูญเสียหรือได้รับระหว่างการถ่ายเทความร้อน ปริมาณความร้อน

เมื่อคำนวณปริมาณความร้อน คุณจำเป็นต้องรู้ว่าปริมาณใดที่มีอิทธิพลต่อความร้อน

เราจะให้ความร้อนภาชนะสองใบโดยใช้หัวเผาที่เหมือนกันสองหัว ถังหนึ่งบรรจุน้ำ 1 กิโลกรัม อีกถังบรรจุน้ำ 2 กิโลกรัม อุณหภูมิของน้ำในภาชนะทั้งสองจะเท่ากันในตอนแรก เราจะเห็นได้ว่าในช่วงเวลาเดียวกัน น้ำในภาชนะใบหนึ่งจะร้อนเร็วขึ้น แม้ว่าภาชนะทั้งสองใบจะได้รับความร้อนเท่ากันก็ตาม

ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่า ยิ่งมวลของร่างกายที่กำหนดมากขึ้น ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้เพื่อลดหรือเพิ่มอุณหภูมิก็จะยิ่งมากขึ้นตามจำนวนองศาที่เท่ากัน

เมื่อร่างกายเย็นลง วัตถุข้างเคียงจะปล่อยความร้อนออกมาในปริมาณที่มากขึ้น ซึ่งมวลของวัตถุก็จะยิ่งมากขึ้นตามไปด้วย

เราทุกคนรู้ดีว่าหากจำเป็นต้องอุ่นน้ำในกาต้มน้ำจนเต็มที่อุณหภูมิ 50°C เราจะใช้เวลาในการดำเนินการนี้น้อยกว่าการอุ่นกาต้มน้ำด้วยปริมาณน้ำเท่ากัน แต่เพียง 100°C เท่านั้น ในกรณีหมายเลขหนึ่ง ความร้อนจะถูกส่งไปยังน้ำน้อยกว่ากรณีที่สอง

ดังนั้นปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำความร้อนโดยตรงจึงขึ้นอยู่กับว่า กี่องศาร่างกายสามารถอบอุ่นร่างกายได้ เราสามารถสรุปได้: ปริมาณความร้อนโดยตรงขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิของร่างกาย

แต่เป็นไปได้หรือไม่ที่จะกำหนดปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการไม่ทำให้น้ำร้อน แต่ต้องมีสารอื่น เช่น น้ำมัน ตะกั่ว หรือเหล็ก

เติมน้ำลงในภาชนะหนึ่งและเติมน้ำมันพืชอีกใบ มวลน้ำและน้ำมันเท่ากัน เราจะให้ความร้อนทั้งสองภาชนะเท่าๆ กันบนหัวเผาที่เหมือนกัน มาเริ่มการทดลองที่อุณหภูมิเริ่มต้นของน้ำมันพืชและน้ำเท่ากัน ห้านาทีต่อมา เมื่อวัดอุณหภูมิของน้ำมันและน้ำที่ให้ความร้อนแล้ว เราจะสังเกตเห็นว่าอุณหภูมิของน้ำมันนั้นสูงกว่าอุณหภูมิของน้ำมาก แม้ว่าของเหลวทั้งสองจะได้รับความร้อนในปริมาณเท่ากันก็ตาม

ข้อสรุปที่ชัดเจนคือ: เมื่อให้ความร้อนกับน้ำมันและน้ำในปริมาณเท่ากันที่อุณหภูมิเดียวกัน จะต้องใช้ความร้อนในปริมาณที่ต่างกัน

และเราก็ได้ข้อสรุปอีกประการหนึ่งทันที: ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการให้ความร้อนแก่ร่างกายโดยตรงนั้นขึ้นอยู่กับสารที่ร่างกายประกอบด้วยอยู่ (ประเภทของสาร)

ดังนั้น ปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการให้ความร้อนแก่ร่างกาย (หรือปล่อยออกมาเมื่อเย็นลง) ขึ้นอยู่กับมวลของร่างกาย ความแปรปรวนของอุณหภูมิ และประเภทของสสารโดยตรง

ปริมาณความร้อนแสดงด้วยสัญลักษณ์ Q เช่นเดียวกับพลังงานประเภทอื่นๆ ปริมาณความร้อนวัดเป็นจูล (J) หรือกิโลจูล (kJ)

1 กิโลจูล = 1,000 เจ

อย่างไรก็ตาม ประวัติศาสตร์แสดงให้เห็นว่านักวิทยาศาสตร์เริ่มวัดปริมาณความร้อนมานานก่อนที่แนวคิดเรื่องพลังงานจะปรากฏในวิชาฟิสิกส์ ในเวลานั้นหน่วยพิเศษได้รับการพัฒนาเพื่อวัดปริมาณความร้อน - แคลอรี่ (cal) หรือกิโลแคลอรี (kcal) คำนี้มีรากภาษาละติน ความร้อน - ความร้อน

1 กิโลแคลอรี = 1,000 แคลอรี

แคลอรี่– นี่คือปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการทำให้น้ำ 1 กรัมร้อนขึ้น 1°C

1 แคลอรี่ = 4.19 J พรีเมี่ยม 4.2 J

1 กิโลแคลอรี = 4190 จูล 4200 จูล 4.2 กิโลจูล

ยังมีคำถามอยู่ใช่ไหม? ไม่รู้จะทำการบ้านยังไง?
เพื่อขอความช่วยเหลือจากครูสอนพิเศษ -.
บทเรียนแรกฟรี!

blog.site เมื่อคัดลอกเนื้อหาทั้งหมดหรือบางส่วน จำเป็นต้องมีลิงก์ไปยังแหล่งที่มาดั้งเดิม

พลังงานภายในร่างกายเปลี่ยนแปลงไปเมื่อมีการทำงานหรือถ่ายเทความร้อน ในปรากฏการณ์การถ่ายเทความร้อน พลังงานภายในจะถูกถ่ายโอนโดยการนำ การพาความร้อน หรือการแผ่รังสี

แต่ละร่างกายเมื่อได้รับความร้อนหรือเย็น (ผ่านการถ่ายเทความร้อน) จะได้รับหรือสูญเสียพลังงานจำนวนหนึ่ง ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นเรื่องปกติที่จะเรียกพลังงานจำนวนนี้ว่าปริมาณความร้อน

ดังนั้น, ปริมาณความร้อนคือพลังงานที่ร่างกายให้หรือรับระหว่างกระบวนการถ่ายเทความร้อน

ต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการทำให้น้ำร้อน? จากตัวอย่างง่ายๆ คุณสามารถเข้าใจได้ว่าการให้ความร้อนแก่น้ำในปริมาณที่แตกต่างกันจะต้องใช้ความร้อนในปริมาณที่แตกต่างกัน สมมติว่าเราใช้หลอดทดลองสองหลอดที่มีน้ำ 1 ลิตร และน้ำ 2 ลิตร ในกรณีใดจะต้องใช้ความร้อนเพิ่มขึ้น? ประการที่ 2 โดยในหลอดทดลองมีน้ำ 2 ลิตร หลอดทดลองอันที่สองจะใช้เวลานานกว่าในการให้ความร้อนหากเราให้ความร้อนด้วยแหล่งกำเนิดไฟเดียวกัน

ดังนั้นปริมาณความร้อนจึงขึ้นอยู่กับมวลกาย ยิ่งมีมวลมาก ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำความร้อนก็จะมากขึ้นตามไปด้วย และส่งผลให้ร่างกายเย็นลงนานขึ้นด้วย

ปริมาณความร้อนขึ้นอยู่กับอะไรอีก? ตามธรรมชาติแล้วจากความแตกต่างของอุณหภูมิร่างกาย แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด ท้ายที่สุดแล้ว ถ้าเราพยายามต้มน้ำหรือนมให้ร้อน เราจะต้องใช้เวลาต่างกันออกไป นั่นคือปรากฎว่าปริมาณความร้อนขึ้นอยู่กับสารที่ร่างกายประกอบด้วย

ผลปรากฎว่าปริมาณความร้อนที่จำเป็นสำหรับการให้ความร้อนหรือปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาเมื่อร่างกายเย็นลงนั้นขึ้นอยู่กับมวลของมัน การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และประเภทของสารที่ร่างกายอยู่ ประกอบด้วย

วัดปริมาณความร้อนได้อย่างไร?

ด้านหลัง หน่วยความร้อนเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป 1 จูล. ก่อนที่จะมีหน่วยวัดพลังงาน นักวิทยาศาสตร์ถือว่าปริมาณความร้อนเป็นแคลอรี่ หน่วยวัดนี้มักเรียกสั้นว่า “J”

แคลอรี่- คือปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการทำให้น้ำ 1 กรัมร้อนขึ้น 1 องศาเซลเซียส การวัดแคลอรี่รูปแบบย่อคือ "cal"

1 แคล = 4.19 เจ

โปรดทราบว่าในหน่วยพลังงานเหล่านี้เป็นธรรมเนียมที่จะต้องระบุคุณค่าทางโภชนาการของอาหารในหน่วย kJ และ kcal

1 กิโลแคลอรี = 1,000 แคลอรี

1 กิโลจูล = 1,000 เจ

1 กิโลแคลอรี = 4190 เจ = 4.19 กิโลจูล

ความจุความร้อนจำเพาะคืออะไร

สารแต่ละชนิดในธรรมชาติมีคุณสมบัติเป็นของตัวเอง และการให้ความร้อนแก่สารแต่ละชนิดนั้นต้องใช้พลังงานในปริมาณที่แตกต่างกัน เช่น ปริมาณความร้อน

ความจุความร้อนจำเพาะของสาร- เป็นปริมาณเท่ากับปริมาณความร้อนที่ต้องถ่ายเทไปยังวัตถุที่มีมวล 1 กิโลกรัม เพื่อให้ความร้อนมีอุณหภูมิ 1 0 ค

ความจุความร้อนจำเพาะกำหนดด้วยตัวอักษร c และมีค่าการวัด J/kg*

เช่น ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำคือ 4200 J/kg* 0 ค. คือ คือปริมาณความร้อนที่ต้องถ่ายเทไปยังน้ำ 1 กิโลกรัม เพื่อให้ร้อนขึ้น 1 0 ค

ควรจำไว้ว่าความจุความร้อนจำเพาะของสารในสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกันนั้นแตกต่างกัน นั่นคือทำให้น้ำแข็งร้อนขึ้น 1 0 C จะต้องใช้ความร้อนในปริมาณที่ต่างกัน

วิธีการคำนวณปริมาณความร้อนเพื่อให้ความร้อนแก่ร่างกาย

เช่น จำเป็นต้องคำนวณปริมาณความร้อนที่ต้องใช้เพื่อให้น้ำ 3 กิโลกรัมร้อนจากอุณหภูมิ 15 องศา 0 C สูงถึงอุณหภูมิ 85 0 C. เรารู้ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ นั่นคือปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการทำให้น้ำ 1 กิโลกรัมร้อนขึ้น 1 องศา นั่นคือ เพื่อที่จะหาปริมาณความร้อนในกรณีของเรา คุณต้องคูณความจุความร้อนจำเพาะของน้ำด้วย 3 และด้วยจำนวนองศาที่คุณต้องการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ นั่นคือ 4200*3*(85-15) = 882,000

ในวงเล็บเราคำนวณจำนวนองศาที่แน่นอน โดยลบผลลัพธ์เริ่มต้นจากผลลัพธ์สุดท้ายที่ต้องการ

ดังนั้นเพื่ออุ่นน้ำ 3 กิโลกรัมจาก 15 เป็น 85 0 C เราต้องการความร้อน 882,000 J

ปริมาณความร้อนแสดงด้วยตัวอักษร Q สูตรการคำนวณมีดังนี้:

Q=ค*ม*(เสื้อ 2 -เสื้อ 1)

การวิเคราะห์และแก้ไขปัญหา

ปัญหาที่ 1. ต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการให้ความร้อนน้ำ 0.5 กิโลกรัมจาก 20 ถึง 50 0 ค

ที่ให้ไว้:

ม. = 0.5 กก.

วินาที = 4200 จูล/กก.* 0 C,

เสื้อ 1 = 20 0 C,

เสื้อ 2 = 50 0 C.

เราพิจารณาความจุความร้อนจำเพาะจากตาราง

สารละลาย:

2 -เสื้อ 1 ).

แทนค่า:

Q=4200*0.5*(50-20) = 63,000 จูล = 63 กิโลจูล

คำตอบ: Q=63 กิโลจูล

ภารกิจที่ 2ต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการทำความร้อนแท่งอลูมิเนียมที่มีน้ำหนัก 0.5 กก. x 85 0 ซี?

ที่ให้ไว้:

ม. = 0.5 กก.

วินาที = 920 จูล/กก.* 0 C,

เสื้อ 1 = 0 0 C,

เสื้อ 2 = 85 0 ค.

สารละลาย:

ปริมาณความร้อนถูกกำหนดโดยสูตร Q=c*m*(t 2 -เสื้อ 1 ).

แทนค่า:

Q=920*0.5*(85-0) = 39,100 จูล = 39.1 กิโลจูล

คำตอบ:ถาม= 39.1 กิโลจูล