Si është llogaritja e sasisë së nxehtësisë. Llogaritja e sasisë së nxehtësisë së nevojshme për ngrohjen e trupit dhe e lëshuar prej tij gjatë ftohjes - Hipermarketi i njohurive

Fokusi i artikullit tonë është sasia e nxehtësisë. Ne do të shqyrtojmë konceptin e energjisë së brendshme, e cila transformohet kur kjo sasi ndryshon. Do të tregojmë gjithashtu disa shembuj të përdorimit të llogaritjeve në veprimtarinë njerëzore.

Nxehtësia

Çdo person ka lidhjet e veta me çdo fjalë në gjuhën e tij amtare. Ato përcaktohen nga përvoja personale dhe ndjenjat irracionale. Çfarë mendoni zakonisht kur dëgjoni fjalën "ngrohtësi"? Një batanije e butë, një radiator i ngrohjes qendrore që funksionon në dimër, rrezet e para të diellit në pranverë, një mace. Ose vështrimi i nënës, fjala ngushëlluese e një shoqeje, vëmendja në kohë.

Fizikanët nënkuptojnë një term shumë specifik me këtë. Dhe shumë e rëndësishme, veçanërisht në disa pjesë të kësaj shkence komplekse, por magjepsëse.

Termodinamika

Nuk ia vlen të merret parasysh sasia e nxehtësisë në izolim nga proceset më të thjeshta mbi të cilat bazohet ligji i ruajtjes së energjisë - asgjë nuk do të jetë e qartë. Prandaj, së pari le t'i kujtojmë lexuesit tanë.

Termodinamika e konsideron çdo send ose objekt si një kombinim të një numri shumë të madh të pjesëve elementare - atomeve, joneve, molekulave. Ekuacionet e tij përshkruajnë çdo ndryshim në gjendjen kolektive të sistemit në tërësi dhe si pjesë e tërësisë kur ndryshojnë makroparametrat. Kjo e fundit i referohet temperaturës (e shënuar si T), presionit (P), përqendrimit të përbërësve (zakonisht C).

Energjia e brendshme

Energjia e brendshme është një term mjaft kompleks, kuptimi i të cilit ia vlen të kuptohet përpara se të flasim për sasinë e nxehtësisë. Tregon energjinë që ndryshon kur vlera e makroparametrave të një objekti rritet ose zvogëlohet dhe nuk varet nga sistemi i referencës. Është pjesë e energjisë totale. Ajo përkon me të në kushtet kur qendra e masës së sendit në studim është në qetësi (d.m.th., nuk ka asnjë përbërës kinetik).

Kur një person ndjen se një objekt (të themi, një biçikletë) është ngrohur ose ftohur, kjo tregon se të gjitha molekulat dhe atomet që përbëjnë atë sistem kanë përjetuar një ndryshim në energjinë e brendshme. Megjithatë, temperatura konstante nuk nënkupton ruajtjen e këtij treguesi.

Puna dhe nxehtësia

Energjia e brendshme e çdo sistemi termodinamik mund të transformohet në dy mënyra:

• duke bërë punë në të;
• gjatë shkëmbimit të nxehtësisë me mjedisin.

Formula për këtë proces duket si kjo:

dU=Q-A, ku U është energji e brendshme, Q është nxehtësi, A është punë.

Lexuesi le të mos mashtrohet nga thjeshtësia e shprehjes. Rirregullimi tregon se Q=dU+A, megjithatë, futja e entropisë (S) e sjell formulën në formën dQ=dSxT.

Meqenëse në këtë rast ekuacioni merr formën e një diferenciale, shprehja e parë kërkon të njëjtën gjë. Më pas, në varësi të forcave që veprojnë në objektin në studim dhe parametrit që llogaritet, nxirret raporti i kërkuar.

Le të marrim një top metalik si shembull të një sistemi termodinamik. Nëse e shtypni, e hidhni lart, e hidhni në një pus të thellë, atëherë kjo do të thotë të punoni në të. Nga pamja e jashtme, të gjitha këto veprime të padëmshme nuk do të shkaktojnë ndonjë dëm për topin, por energjia e tij e brendshme do të ndryshojë, megjithëse shumë pak.

Metoda e dytë është shkëmbimi i nxehtësisë. Tani kemi ardhur te qëllimi kryesor i këtij artikulli: një përshkrim se cila është sasia e nxehtësisë. Ky është një ndryshim në energjinë e brendshme të një sistemi termodinamik që ndodh gjatë shkëmbimit të nxehtësisë (shih formulën më lart). Ajo matet në joules ose kalori. Natyrisht, nëse e mbani topin mbi një çakmak, në diell ose thjesht në një dorë të ngrohtë, ai do të nxehet. Dhe më pas mund të përdorni ndryshimin e temperaturës për të gjetur sasinë e nxehtësisë që i është komunikuar.

Pse gazi është shembulli më i mirë i një ndryshimi në energjinë e brendshme dhe pse nxënësve të shkollës nuk u pëlqen fizika për shkak të kësaj

Më sipër kemi përshkruar ndryshimet në parametrat termodinamikë të një topi metalik. Ato nuk janë shumë të dukshme pa pajisje speciale dhe lexuesi mund të marrë fjalën vetëm për proceset që ndodhin me objektin. Është tjetër çështje nëse sistemi është me gaz. Shtypni mbi të - do të jetë e dukshme, ngroheni - presioni do të rritet, uleni nën tokë - dhe mund të regjistrohet lehtësisht. Prandaj, në tekstet shkollore, gazi përdoret më shpesh si një sistem termodinamik vizual.

Por, mjerisht, në arsimin modern nuk i kushtohet shumë vëmendje përvojave reale. Shkencëtari që shkruan manualin metodologjik e kupton në mënyrë të përsosur se çfarë është në rrezik. Atij i duket se duke përdorur shembullin e molekulave të gazit, të gjithë parametrat termodinamikë do të demonstrohen siç duhet. Por një student që sapo po zbulon këtë botë është mërzitur duke dëgjuar për një balonë ideale me një piston teorik. Nëse shkolla do të kishte laboratorë të vërtetë kërkimor dhe do të ndante orë për të punuar në to, gjërat do të ishin ndryshe. Deri më tani, për fat të keq, eksperimentet janë vetëm në letër. Dhe, ka shumë të ngjarë, kjo është pikërisht arsyeja pse njerëzit e konsiderojnë këtë degë të fizikës si diçka thjesht teorike, larg jetës dhe të panevojshme.

Prandaj, vendosëm të përdorim si shembull biçikletën e përmendur më lart. Një person shtyp pedalet dhe punon në to. Përveç dhënies së çift rrotullues në të gjithë mekanizmin (në sajë të të cilit biçikleta lëviz në hapësirë), energjia e brendshme e materialeve nga të cilat bëhen levat ndryshon. Çiklisti shtyp dorezat për t'u kthyer dhe përsëri kryen punën.

Energjia e brendshme e veshjes së jashtme (plastike ose metalike) rritet. Një person shkon jashtë në një vend të hapur nën diellin e ndritshëm - biçikleta nxehet, sasia e saj e nxehtësisë ndryshon. Ndalon për të pushuar nën hijen e një lisi të vjetër dhe sistemi ftohet, duke humbur kalori ose joule. Rrit shpejtësinë - rritet shkëmbimi i energjisë. Megjithatë, llogaritja e sasisë së nxehtësisë në të gjitha këto raste do të tregojë një vlerë shumë të vogël, të padukshme. Prandaj, duket se nuk ka manifestime të fizikës termodinamike në jetën reale.

Zbatimi i llogaritjeve për ndryshimet në sasinë e nxehtësisë

Lexuesi ndoshta do të thotë se e gjithë kjo është shumë edukative, por pse jemi kaq të torturuar në shkollë me këto formula? Dhe tani do të japim shembuj në cilat fusha të veprimtarisë njerëzore nevojiten drejtpërdrejt dhe se si kjo shqetëson këdo në jetën e tyre të përditshme.

Së pari, shikoni përreth jush dhe numëroni: sa objekte metalike ju rrethojnë? Ndoshta më shumë se dhjetë. Por përpara se të bëhet një kapëse letre, një karrocë, një unazë ose një flash drive, çdo metal i nënshtrohet shkrirjes. Çdo fabrikë që përpunon, të themi, mineral hekuri, duhet të kuptojë se sa karburant kërkohet për të optimizuar kostot. Dhe kur llogaritet kjo, është e nevojshme të dihet kapaciteti termik i lëndës së parë që përmban metal dhe sasia e nxehtësisë që duhet t'i jepet asaj në mënyrë që të ndodhin të gjitha proceset teknologjike. Meqenëse energjia e lëshuar nga një njësi karburanti llogaritet në joules ose kalori, formulat nevojiten drejtpërdrejt.

Ose një shembull tjetër: shumica e supermarketeve kanë një departament me mallra të ngrira - peshk, mish, fruta. Kur lëndët e para nga mishi i kafshëve ose prodhimet e detit shndërrohen në produkte gjysëm të gatshme, ata duhet të dinë se sa energji elektrike do të konsumojnë njësitë e ftohjes dhe ngrirjes për ton ose njësi të produktit të përfunduar. Për ta bërë këtë, duhet të llogaritni se sa nxehtësi humbet një kilogram luleshtrydhe ose kallamar kur ftohet me një gradë Celsius. Dhe në fund, kjo do të tregojë se sa energji elektrike do të konsumojë një ngrirës i një fuqie të caktuar.

Aeroplanë, anije, trena

Më sipër ne treguam shembuj të objekteve relativisht të palëvizshme, statike, të cilave u jepet një sasi e caktuar nxehtësie ose të cilave, përkundrazi, u hiqet një sasi e caktuar nxehtësie. Për objektet që lëvizin në kushte të ndryshimit të vazhdueshëm të temperaturës gjatë funksionimit, llogaritjet e sasisë së nxehtësisë janë të rëndësishme për një arsye tjetër.

Ekziston një gjë e tillë si "lodhje metalike". Ai gjithashtu përfshin ngarkesat maksimale të lejueshme në një shkallë të caktuar të ndryshimit të temperaturës. Imagjinoni një aeroplan që ngrihet nga tropikët e lagësht në atmosferën e sipërme të ngrirë. Inxhinierët duhet të punojnë shumë për të siguruar që ai të mos shpërbëhet për shkak të çarjeve në metal që shfaqen kur ndryshon temperatura. Ata janë në kërkim të një përbërje aliazhi që mund të përballojë ngarkesa reale dhe të ketë një diferencë të madhe sigurie. Dhe për të mos kërkuar verbërisht, duke shpresuar që aksidentalisht të pengoheni në përbërjen e dëshiruar, duhet të bëni shumë llogaritje, përfshirë ato që përfshijnë ndryshime në sasinë e nxehtësisë.

Çfarë do të nxehet më shpejt në sobë - një kazan apo një kovë me ujë? Përgjigja është e qartë - një çajnik. Atëherë pyetja e dytë është pse?

Përgjigja nuk është më pak e qartë - sepse masa e ujit në kazan është më pak. E madhe. Dhe tani ju mund të bëni një përvojë të vërtetë fizike vetë në shtëpi. Për ta bërë këtë, do t'ju duhen dy tenxhere të vogla identike, një sasi e barabartë uji dhe vaji vegjetal, për shembull, gjysmë litri secila dhe një sobë. Vendosim tenxheret me vaj dhe ujë në të njëjtën zjarr. Tani vetëm shikoni se çfarë do të nxehet më shpejt. Nëse keni një termometër për lëngje, mund ta përdorni nëse jo, thjesht mund të provoni temperaturën me gisht herë pas here, vetëm kujdes që të mos digjeni. Në çdo rast, së shpejti do të shihni se vaji nxehet shumë më shpejt se uji. Dhe një pyetje tjetër, e cila gjithashtu mund të zbatohet në formën e përvojës. Çfarë do të vlojë më shpejt - ujë i ngrohtë apo i ftohtë? Gjithçka është përsëri e qartë - e ngrohta do të jetë e para në vijën e finishit. Pse gjithë këto pyetje dhe eksperimente të çuditshme? Për të përcaktuar sasinë fizike të quajtur "sasia e nxehtësisë".

Sasia e nxehtësisë

Sasia e nxehtësisë është energjia që një trup humb ose fiton gjatë transferimit të nxehtësisë. Kjo është e qartë nga emri. Gjatë ftohjes, trupi do të humbasë një sasi të caktuar nxehtësie, dhe kur ngrohet, ai do të thithë. Dhe përgjigjet e pyetjeve tona na treguan Nga çfarë varet sasia e nxehtësisë? Së pari, sa më e madhe të jetë masa e një trupi, aq më e madhe është sasia e nxehtësisë që duhet shpenzuar për të ndryshuar temperaturën e tij me një shkallë. Së dyti, sasia e nxehtësisë që kërkohet për të ngrohur një trup varet nga substanca nga e cila përbëhet, domethënë nga lloji i substancës. Dhe së treti, ndryshimi në temperaturën e trupit para dhe pas transferimit të nxehtësisë është gjithashtu i rëndësishëm për llogaritjet tona. Bazuar në sa më sipër, ne mundemi Përcaktoni sasinë e nxehtësisë duke përdorur formulën:

ku Q është sasia e nxehtësisë,
m - pesha e trupit,
(t_2-t_1) - ndryshimi midis temperaturës fillestare dhe përfundimtare të trupit,
c është kapaciteti termik specifik i substancës, i gjetur nga tabelat përkatëse.

Duke përdorur këtë formulë, mund të llogarisni sasinë e nxehtësisë që është e nevojshme për të ngrohur çdo trup ose që ky trup do të lëshojë kur ftohet.

Sasia e nxehtësisë matet në xhaul (1 J), si çdo lloj energjie. Sidoqoftë, kjo vlerë u prezantua jo shumë kohë më parë, dhe njerëzit filluan të masin sasinë e nxehtësisë shumë më herët. Dhe ata përdorën një njësi që përdoret gjerësisht në kohën tonë - kalori (1 cal). 1 kalori është sasia e nxehtësisë që nevojitet për të ngrohur 1 gram ujë me 1 gradë Celsius. Të udhëhequr nga këto të dhëna, ata që pëlqejnë të numërojnë kaloritë në ushqimin që hanë, për argëtim, mund të llogarisin sa litra ujë mund të zihen me energjinë që konsumojnë me ushqimin gjatë ditës.

Siç dihet, gjatë proceseve të ndryshme mekanike ndodh një ndryshim në energjinë mekanike W meh. Një masë e ndryshimit të energjisë mekanike është puna e forcave të aplikuara në sistem:

\(~\Delta W_(meh) = A.\)

Gjatë shkëmbimit të nxehtësisë, ndodh një ndryshim në energjinë e brendshme të trupit. Një masë e ndryshimit të energjisë së brendshme gjatë transferimit të nxehtësisë është sasia e nxehtësisë.

Sasia e nxehtësisëështë një masë e ndryshimit të energjisë së brendshme që një trup merr (ose heq dorë) gjatë shkëmbimit të nxehtësisë.

Kështu, si puna ashtu edhe sasia e nxehtësisë karakterizojnë ndryshimin e energjisë, por nuk janë identike me energjinë. Ato nuk karakterizojnë vetë gjendjen e sistemit, por përcaktojnë procesin e kalimit të energjisë nga një lloj në tjetrin (nga një trup në tjetrin) kur gjendja ndryshon dhe varet ndjeshëm nga natyra e procesit.

Dallimi kryesor midis punës dhe sasisë së nxehtësisë është se puna karakterizon procesin e ndryshimit të energjisë së brendshme të një sistemi, i shoqëruar nga shndërrimi i energjisë nga një lloj në tjetrin (nga mekanike në të brendshme). Sasia e nxehtësisë karakterizon procesin e transferimit të energjisë së brendshme nga një trup në tjetrin (nga më i nxehtë në më pak të nxehtë), i pashoqëruar me transformime të energjisë.

Përvoja tregon se sasia e nxehtësisë e nevojshme për të ngrohur një masë trupore m në temperaturë T 1 në temperaturë T 2, e llogaritur me formulën

\(~Q = cm (T_2 - T_1) = cm \Delta T, \qquad (1)\)

Ku c- kapaciteti specifik termik i substancës;

\(~c = \frac(Q)(m (T_2 - T_1)).\)

Njësia SI e kapacitetit specifik të nxehtësisë është xhaul për kilogram Kelvin (J/(kg K)).

Nxehtësia specifike cështë numerikisht e barabartë me sasinë e nxehtësisë që duhet t'i jepet një trupi që peshon 1 kg për ta ngrohur atë me 1 K.

Kapaciteti i nxehtësisë trupi C T është numerikisht i barabartë me sasinë e nxehtësisë që kërkohet për të ndryshuar temperaturën e trupit me 1 K:

\(~C_T = \frac(Q)(T_2 - T_1) = cm.\)

Njësia SI e kapacitetit të nxehtësisë së një trupi është xhaul për Kelvin (J/K).

Për të shndërruar një lëng në avull në një temperaturë konstante, është e nevojshme të shpenzoni një sasi nxehtësie

\(~Q = Lm, \qquad (2)\)

Ku L- nxehtësia specifike e avullimit. Kur avulli kondensohet, lirohet e njëjta sasi nxehtësie.

Në mënyrë që të shkrihet një trup kristalor duke peshuar m në pikën e shkrirjes, trupi duhet të komunikojë sasinë e nxehtësisë

\(~Q = \lambda m, \qquad (3)\)

Ku λ - nxehtësia specifike e shkrirjes. Kur një trup kristalizohet, lirohet e njëjta sasi nxehtësie.

Sasia e nxehtësisë që çlirohet gjatë djegies së plotë të një mase karburanti m,

\(~Q = qm, \qquad (4)\)

Ku q- nxehtësia specifike e djegies.

Njësia SI e nxehtësisë specifike të avullimit, shkrirjes dhe djegies është xhaul për kilogram (J/kg).

Letërsia

Aksenovich L. A. Fizikë në shkollën e mesme: Teori. Detyrat. Testet: Teksti mësimor. shtesa për institucionet që ofrojnë arsim të përgjithshëm. mjedisi, arsimi / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - F. 154-155.

« Fizikë - klasa e 10-të"

Në cilat procese ndodhin transformimet agregate të materies?
Si mund ta ndryshoni gjendjen e grumbullimit të një substance?

Ju mund të ndryshoni energjinë e brendshme të çdo trupi duke bërë punë, duke e ngrohur ose, anasjelltas, duke e ftohur atë.
Pra, gjatë farkëtimit të një metali, punohet dhe nxehet, në të njëjtën kohë metali mund të nxehet mbi një flakë që digjet.

Gjithashtu, nëse rregulloni pistonin (Fig. 13.5), atëherë vëllimi i gazit nuk ndryshon kur nxehet dhe nuk bëhet asnjë punë. Por temperatura e gazit, dhe për këtë arsye energjia e tij e brendshme, rritet.

Energjia e brendshme mund të rritet dhe zvogëlohet, kështu që sasia e nxehtësisë mund të jetë pozitive ose negative.

Procesi i transferimit të energjisë nga një trup në tjetrin pa kryer punë quhet shkëmbimi i nxehtësisë.

Masa sasiore e ndryshimit të energjisë së brendshme gjatë transferimit të nxehtësisë quhet sasia e nxehtësisë.

Pamja molekulare e transferimit të nxehtësisë.

Gjatë shkëmbimit të nxehtësisë në kufirin midis trupave, ndodh ndërveprimi i molekulave që lëvizin ngadalë të një trupi të ftohtë me molekulat me lëvizje të shpejtë të një trupi të nxehtë. Si rezultat, energjitë kinetike të molekulave barazohen dhe shpejtësitë e molekulave të një trupi të ftohtë rriten dhe ato të një trupi të nxehtë zvogëlohen.

Gjatë shkëmbimit të nxehtësisë, energjia nuk shndërrohet nga një formë në tjetrën, një pjesë e energjisë së brendshme të një trupi më të nxehtë transferohet në një trup më pak të nxehtë.

Sasia e nxehtësisë dhe kapaciteti i nxehtësisë.

Ju tashmë e dini se për të ngrohur një trup me masë m nga temperatura t 1 në temperaturën t 2, është e nevojshme të transferoni një sasi nxehtësie në të:

Q = cm(t 2 - t 1) = cm Δt. (13.5)

Kur një trup ftohet, temperatura e tij përfundimtare t 2 rezulton të jetë më e vogël se temperatura fillestare t 1 dhe sasia e nxehtësisë që lëshohet nga trupi është negative.

Koeficienti c në formulën (13.5) quhet kapaciteti specifik i nxehtësisë substancave.

Nxehtësia specifike- kjo është një sasi numerikisht e barabartë me sasinë e nxehtësisë që merr ose lëshon një substancë me peshë 1 kg kur temperatura e saj ndryshon me 1 K.

Kapaciteti specifik termik i gazrave varet nga procesi me të cilin ndodh transferimi i nxehtësisë. Nëse ngrohni një gaz me presion konstant, ai do të zgjerohet dhe do të funksionojë. Për të ngrohur një gaz me 1 °C me presion konstant, ai duhet të transferojë më shumë nxehtësi sesa ta ngrohë atë në një vëllim konstant, kur gazi vetëm do të nxehet.

Lëngjet dhe lëndët e ngurta zgjerohen pak kur nxehen. Kapacitetet e tyre specifike të nxehtësisë në vëllim konstant dhe presion konstant ndryshojnë pak.

Nxehtësia specifike e avullimit.

Për të shndërruar një lëng në avull gjatë procesit të zierjes, duhet të transferohet një sasi e caktuar nxehtësie në të. Temperatura e një lëngu nuk ndryshon kur vlon. Shndërrimi i një lëngu në avull në një temperaturë konstante nuk çon në një rritje të energjisë kinetike të molekulave, por shoqërohet me një rritje të energjisë potenciale të ndërveprimit të tyre. Në fund të fundit, distanca mesatare midis molekulave të gazit është shumë më e madhe sesa midis molekulave të lëngshme.

Një sasi numerikisht e barabartë me sasinë e nxehtësisë që kërkohet për të kthyer një lëng që peshon 1 kg në avull në një temperaturë konstante quhet nxehtësia specifike e avullimit.

Procesi i avullimit të një lëngu ndodh në çdo temperaturë, ndërsa molekulat më të shpejta largohen nga lëngu dhe ai ftohet gjatë avullimit. Nxehtësia specifike e avullimit është e barabartë me nxehtësinë specifike të avullimit.

Kjo vlerë shënohet me shkronjën r dhe shprehet në xhaul për kilogram (J/kg).

Nxehtësia specifike e avullimit të ujit është shumë e lartë: r H20 = 2,256 10 6 J/kg në temperaturë 100 °C. Për lëngje të tjera, për shembull alkool, eter, merkur, vajguri, nxehtësia specifike e avullimit është 3-10 herë më e vogël se ajo e ujit.

Për të kthyer një lëng me masë m në avull, kërkohet një sasi nxehtësie e barabartë me:

Q p = rm. (13.6)

Kur avulli kondensohet, lirohet e njëjta sasi nxehtësie:

Q k = -rm. (13.7)

Nxehtësia specifike e shkrirjes.

Kur një trup kristalor shkrihet, e gjithë nxehtësia që i jepet shkon për të rritur energjinë potenciale të ndërveprimit midis molekulave. Energjia kinetike e molekulave nuk ndryshon, pasi shkrirja ndodh në një temperaturë konstante.

Një vlerë numerikisht e barabartë me sasinë e nxehtësisë që kërkohet për të shndërruar një substancë kristalore që peshon 1 kg në pikën e shkrirjes në një lëng quhet nxehtësia specifike e shkrirjes dhe shënohet me shkronjën λ.

Kur një substancë që peshon 1 kg kristalizohet, lëshohet saktësisht e njëjta sasi nxehtësie sa përthithet gjatë shkrirjes.

Nxehtësia specifike e shkrirjes së akullit është mjaft e lartë: 3,34 10 5 J/kg.

“Nëse akulli nuk do të kishte një nxehtësi të lartë të shkrirjes, atëherë në pranverë e gjithë masa e akullit do të duhej të shkrihej në pak minuta ose sekonda, pasi nxehtësia transferohet vazhdimisht në akull nga ajri. Pasojat e kësaj do të ishin të tmerrshme; në fund të fundit, edhe në situatën aktuale, përmbytjet e mëdha dhe rrjedhat e forta të ujit lindin kur masa të mëdha akulli ose bore shkrihen. R. Black, shekulli XVIII.

Për të shkrirë një trup kristalor me masë m, kërkohet një sasi nxehtësie e barabartë me:

Qpl = λm. (13.8)

Sasia e nxehtësisë së çliruar gjatë kristalizimit të një trupi është e barabartë me:

Q cr = -λm (13.9)

Ekuacioni i bilancit të nxehtësisë.

Le të shqyrtojmë shkëmbimin e nxehtësisë brenda një sistemi të përbërë nga disa trupa që fillimisht kanë temperatura të ndryshme, për shembull, shkëmbimin e nxehtësisë midis ujit në një enë dhe një topi të nxehtë hekuri të ulur në ujë. Sipas ligjit të ruajtjes së energjisë, sasia e nxehtësisë që lëshohet nga një trup është numerikisht e barabartë me sasinë e nxehtësisë së marrë nga një tjetër.

Sasia e nxehtësisë së dhënë konsiderohet negative, sasia e nxehtësisë së marrë konsiderohet pozitive. Prandaj, sasia totale e nxehtësisë Q1 + Q2 = 0.

Nëse shkëmbimi i nxehtësisë ndodh midis disa trupave në një sistem të izoluar, atëherë

Q 1 + Q 2 + Q 3 + ... = 0. (13.10)

Quhet ekuacioni (13.10). ekuacioni i bilancit të nxehtësisë.

Këtu Q 1 Q 2, Q 3 janë sasitë e nxehtësisë së marrë ose të lëshuar nga trupat. Këto sasi nxehtësie shprehen me formulën (13.5) ose formulat (13.6)-(13.9), nëse gjatë procesit të shkëmbimit të nxehtësisë ndodhin transformime të ndryshme fazore të substancës (shkrirja, kristalizimi, avullimi, kondensimi).

>>Fizika: Llogaritja e sasisë së nxehtësisë që nevojitet për të ngrohur një trup dhe e lëshuar prej tij gjatë ftohjes

Për të mësuar se si të llogarisim sasinë e nxehtësisë që është e nevojshme për të ngrohur një trup, së pari le të përcaktojmë se nga cilat sasi varet.
Nga paragrafi i mëparshëm tashmë e dimë se kjo sasi nxehtësie varet nga lloji i substancës nga i cili përbëhet trupi (d.m.th., kapaciteti i tij specifik i nxehtësisë):
Q varet nga c
Por kjo nuk është e gjitha.

Nëse duam ta ngrohim ujin në kazan në mënyrë që të bëhet vetëm i ngrohtë, atëherë nuk do ta ngrohim për një kohë të gjatë. Dhe në mënyrë që uji të bëhet i nxehtë, do ta ngrohim më gjatë. Por sa më gjatë që kazani të jetë në kontakt me ngrohësin, aq më shumë nxehtësi do të marrë prej tij.

Rrjedhimisht, sa më shumë të ndryshojë temperatura e trupit kur nxehet, aq më e madhe është sasia e nxehtësisë që duhet të transferohet në të.

Le të fillojë temperatura fillestare e trupit dhe temperatura përfundimtare të jetë e tendosur. Atëherë ndryshimi i temperaturës së trupit do të shprehet me ndryshimin:

Më në fund, të gjithë e dinë këtë për ngrohje Për shembull, 2 kg ujë kërkon më shumë kohë (dhe për rrjedhojë më shumë nxehtësi) sesa për të ngrohur 1 kg ujë. Kjo do të thotë se sasia e nxehtësisë e nevojshme për të ngrohur një trup varet nga masa e atij trupi:

Pra, për të llogaritur sasinë e nxehtësisë, duhet të dini kapacitetin specifik të nxehtësisë së substancës nga e cila është bërë trupi, masën e këtij trupi dhe ndryshimin midis temperaturave përfundimtare dhe fillestare të tij.

Le të, për shembull, duhet të përcaktoni se sa nxehtësi nevojitet për të ngrohur një pjesë hekuri që peshon 5 kg, me kusht që temperatura fillestare të jetë 20 °C dhe temperatura përfundimtare të jetë e barabartë me 620 °C.

Nga tabela 8 gjejmë se kapaciteti termik specifik i hekurit është c = 460 J/(kg°C). Kjo do të thotë se ngrohja e 1 kg hekur me 1 °C kërkon 460 J.
Për të ngrohur 5 kg hekur me 1 °C, do të kërkohet 5 herë më shumë nxehtësi, d.m.th. 460 J * 5 = 2300 J.

Për të ngrohur hekurin jo me 1 °C, por me A t = 600°C, do të kërkohet edhe 600 herë më shumë sasi nxehtësie, pra 2300 J X 600 = 1,380,000 J. Saktësisht e njëjta sasi (modulo) nxehtësie do të lirohet kur ky hekur të ftohet nga 620 në 20 °C.

Pra, për të gjetur sasinë e nxehtësisë që kërkohet për të ngrohur një trup ose të lëshuar prej tij gjatë ftohjes, duhet të shumëzoni kapacitetin specifik të nxehtësisë së trupit me masën e tij dhe me diferencën midis temperaturave të tij përfundimtare dhe fillestare:

??? 1. Jepni shembuj që tregojnë se sasia e nxehtësisë që merr një trup kur nxehet varet nga masa e tij dhe ndryshimet e temperaturës. 2. Cila formulë përdoret për të llogaritur sasinë e nxehtësisë që nevojitet për të ngrohur një trup ose që lëshohet prej tij kur ftohje?

S.V. Gromov, N.A. Rodina, Fizikë klasa 8

Dërguar nga lexuesit nga faqet e internetit

Detyrat dhe përgjigjet e fizikës sipas klasave, shkarko abstrakte të fizikës, planifikimi i mësimit të fizikës në klasën e 8-të, gjithçka që nxënësit të përgatiten për mësime, plani për shënimet e mësimit të fizikës, testet e fizikës në internet, detyrat e shtëpisë dhe detyrat