Підготовлено: Петра Подманіцька
Теоретична частина
Окремі теоретичні навчальні програми були розроблені на тему тепла та питомої теплоємності, де наведені всі визначення та формули, але для потреб обчислення прикладів у цій темі я подаю деякі основні терміни:
Тепло - це енергія, яку тепліше тіло передає більш холодному, відповідно. тепло дорівнює енергії, яку більш холодне тіло отримує від більш теплого під час теплообміну
Питома теплоємність - це тепло, яке ми повинні подавати на один кілограм певної речовини, щоб підвищити її температуру на 1 ° C
Тепло: Q = m * cp * ∆t = m * cp * (t2-t1)
Питома теплоємність: cp = Qm * ∆t = Qm * (t2-t1)
Одиницями є:
Нагрівання: [Q] = J (джоуль - читання сигналу)
Питома теплоємність: [cp] = J * кг -1 * K -1 = J * кг -1 * ° C -1
Практична частина
Приклад №1:
У вас є вода вагою 1 кг, теплоємність 4200 Дж/кг.К. Вода має кімнатну температуру 20 ° С. Обчисліть, яке тепло нам потрібно для його нагрівання до 90 ° C
Рішення:
Давайте запишемо те, що ми знаємо:
Підставляємо у формулу і вирішуємо:
Q = m * cp * (t2-t1) = 1 кг * 4200 Дж/кг. K * (90 ° C - 20 ° C) = 294 000 Дж = 294 кДж
Висновок:
Для того, щоб нагріти воду вагою від 1 кг до 90 ° C, ми повинні забезпечити її теплом 294 кДж.
Приклад №2:
Ми подавали 400 кДж тепла з водою вагою 4 кг, яка має температуру 20 ° С. Його теплоємність становить 4,2 кДж/кг.К. Визначте температуру, до якої ми її нагрівали
Рішення:
Знову ж таки, ми записуємо, які всі параметри ми знаємо і що нам потрібно обчислити:
Отже, ми повинні розрахувати температуру, до якої ми нагрівали воду. Тож нам потрібно адаптувати формулу до цього. Тож ми поступово коригуємо:
Ми підставляємо та модифікуємо цю формулу:
Висновок:
Ми нагрівали воду масою 4 кг, подаючи тепло 400 кДж до тепла 43,81 ° C
Приклад №3:
Об'єм води 1000 літрів, її щільність 1000 кг.м -3. Ми нагріли його до температури 90 ° C, коли подавали тепло 100 МДж. Його теплоємність становить 4,2 кДж/кг.К. Обчисліть температуру води до того, як ми почали її нагрівати
Рішення:
Давайте запишемо те, що ми знаємо:
Зверніть увагу, що ми не маємо вказаної ваги, але ми ввели два параметри, які дозволяють обчислити її, а це щільність та об’єм, отже:
m = ρ * V = 1000 літрів * 1000 кг/м 3 = 1 м 3 * 1000 кг/м 3 = 1000 кг
Тепер скорегуємо формулу для розрахунку тепла. Це буде виглядати подібним чином у прикладі 2, але в нашому прикладі ми тепер повинні обчислити другу температуру, отже:
А тепер підставляємо:
t1 = t2-Qm * cp = 90 ° C -100000 кДж 1000 кг * 4,2 кДж/кг K = 66,2 ° C
Висновок:
Вихідна температура води становила 66,2 ° C
Приклад №4:
Ми подавали тепло 450 кДж певній речовині вагою 10 кг, яка нагрівала її від температури 20 ° C до температури 137,2 ° C. На основі доданої таблиці визначте, про яку речовину йдеться