(ili prenos toplote).
Specifični toplotni kapacitet supstance.
Toplotni kapacitet- ovo je količina toplote koju telo apsorbuje kada se zagreje za 1 stepen.
Toplotni kapacitet tijela označen je velikim latiničnim slovom WITH.
Od čega zavisi toplotni kapacitet tela? Prije svega, od svoje mase. Jasno je da će za zagrijavanje, na primjer, 1 kilogram vode potrebno više topline nego za zagrijavanje 200 grama.
Šta je sa vrstom supstance? Hajde da napravimo eksperiment. Uzmimo dvije identične posude i, nakon što u jednu ulijemo vodu težine 400 g, a u drugu biljno ulje od 400 g, počet ćemo ih zagrijavati pomoću identičnih plamenika. Posmatrajući očitanja termometra, vidjet ćemo da se ulje brzo zagrijava. Da bi se voda i ulje zagrijali na istu temperaturu, voda se mora zagrijavati duže. Ali što duže zagrijavamo vodu, to više topline prima od gorionika.
Dakle, zagrejati istu masu različite supstance za istu temperaturu potrebne su različite količine topline. Količina topline potrebna za zagrijavanje tijela, a samim tim i njegov toplinski kapacitet zavise od vrste tvari od koje se tijelo sastoji.
Tako, na primjer, za povećanje temperature vode težine 1 kg za 1°C potrebna je količina topline jednaka 4200 J, a za zagrijavanje iste mase suncokretovog ulja za 1°C, količina topline jednaka Potrebno je 1700 J.
Fizička veličina koja pokazuje koliko je toplote potrebno da se 1 kg supstance zagreje za 1 ºS naziva se specifični toplotni kapacitet ove supstance.
Svaka tvar ima svoj specifični toplinski kapacitet, koji se označava latiničnim slovom c i mjeri se u džulima po kilogramskom stepenu (J/(kg °C)).
Specifični toplinski kapacitet iste tvari u različitim agregatnim stanjima (čvrsto, tekuće i plinovito) je različit. Na primjer, specifični toplinski kapacitet vode je 4200 J/(kg °C), a specifični toplinski kapacitet leda je 2100 J/(kg °C); aluminijum u čvrstom stanju ima specifični toplotni kapacitet od 920 J/(kg - °C), au tečnom stanju - 1080 J/(kg - °C).
Imajte na umu da voda ima vrlo visok specifični toplinski kapacitet. Zbog toga voda u morima i okeanima, zagrijavajući se ljeti, upija iz zraka veliki broj toplota. Zahvaljujući tome, na onim mjestima koja se nalaze u blizini velikih vodenih površina, ljeto nije tako vruće kao na mjestima udaljenim od vode.
Izračunavanje količine topline potrebne za zagrijavanje tijela ili koje ono oslobađa tijekom hlađenja.
Iz navedenog je jasno da količina topline potrebna za zagrijavanje tijela zavisi od vrste tvari od koje se tijelo sastoji (tj. njegovog specifičnog toplotnog kapaciteta) i od mase tijela. Takođe je jasno da količina toplote zavisi od toga za koliko stepeni ćemo povećati tjelesnu temperaturu.
Dakle, da biste odredili količinu topline koja je potrebna za zagrijavanje tijela ili koju ono oslobađa tijekom hlađenja, trebate pomnožiti specifični toplinski kapacitet tijela s njegovom masom i razlikom između njegove krajnje i početne temperature:
Q = cm (t 2 - t 1 ) ,
Gdje Q- količina toplote, c— specifični toplotni kapacitet, m- tjelesna masa, t 1 - početna temperatura, t 2 — konačna temperatura.
Kada se telo zagreje t 2 > t 1 i zbog toga Q > 0 . Kada se telo ohladi t 2i< t 1 i zbog toga Q< 0 .
Ako je poznat toplotni kapacitet cijelog tijela WITH, Q određena formulom:
Q = C (t 2 - t 1 ) .
Vježbajte 81.
Izračunajte količinu toplote koja će se osloboditi tokom redukcije Fe 2 O 3 metalni aluminijum ako se dobije 335,1 g gvožđa. Odgovor: 2543,1 kJ.
Rješenje:
Jednačina reakcije:
= (Al 2 O 3) - (Fe 2 O 3) = -1669,8 -(-822,1) = -847,7 kJ
Izračunavanje količine toplote koja se oslobađa pri primanju 335,1 g željeza vrši se iz proporcije:
(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : X; x = (0847.7 . 335,1)/ (2 . 55,85) = 2543,1 kJ,
gdje je 55,85 atomske mase gvožđa.
odgovor: 2543,1 kJ.
Toplotni efekat reakcije
Zadatak 82.
Gasni etil alkohol C2H5OH može se dobiti interakcijom etilena C 2 H 4 (g) i vodene pare. Napišite termohemijsku jednačinu za ovu reakciju, nakon što ste prvo izračunali njen toplotni efekat. Odgovor: -45,76 kJ.
Rješenje:
Jednačina reakcije je:
C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) = C2H 5 OH (g); = ?
Vrijednosti standardnih toplina stvaranja tvari date su u posebnim tabelama. Uzimajući u obzir da se toplote formiranja jednostavnih supstanci konvencionalno pretpostavljaju ravne nuli. Izračunajmo toplinski učinak reakcije koristeći posljedicu Hessovog zakona, dobićemo:
= (C 2 H 5 OH) – [ (C 2 H 4) + (H 2 O)] =
= -235,1 -[(52,28) + (-241,83)] = - 45,76 kJ
Jednačine reakcije u kojima su o simbolima hemijska jedinjenja naznačena su njihova stanja agregacije ili kristalne modifikacije, kao i numerička vrijednost termičkih efekata koji se nazivaju termohemijski. U termohemijskim jednačinama, osim ako nije posebno navedeno, vrijednosti toplotnih efekata pri konstantnom pritisku Q p su naznačene jednake promjeni entalpije sistema. Vrijednost se obično daje na desnoj strani jednačine, odvojena zarezom ili tačkom i zarezom. Prihvaćene su sljedeće skraćene oznake za stanje agregacije tvari: G- gasovita, i- tečnost, To
Ako se toplina oslobađa kao rezultat reakcije, onda< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:
C 2 H 4 (g) + H 2 O (g) = C 2 H 5 OH (g); = - 45,76 kJ.
odgovor:- 45,76 kJ.
Zadatak 83.
Izračunajte termički efekat reakcije redukcije željezovog (II) oksida sa vodikom na osnovu sljedećih termohemijskih jednačina:
a) EO (k) + CO (g) = Fe (k) + CO 2 (g); = -13,18 kJ;
b) CO (g) + 1/2O 2 (g) = CO 2 (g); = -283,0 kJ;
c) H 2 (g) + 1/2O 2 (g) = H 2 O (g); = -241,83 kJ.
Odgovor: +27,99 kJ.
Rješenje:
Jednačina reakcije za redukciju željezovog (II) oksida vodikom ima oblik:
EeO (k) + H 2 (g) = Fe (k) + H 2 O (g); = ?
= (H2O) – [ (FeO)
Toplota stvaranja vode data je jednadžbom
H 2 (g) + 1/2O 2 (g) = H 2 O (g); = -241,83 kJ,
a toplina formiranja željeznog (II) oksida može se izračunati oduzimanjem jednačine (a) od jednačine (b).
=(c) - (b) - (a) = -241,83 – [-283.o – (-13,18)] = +27,99 kJ.
odgovor:+27,99 kJ.
Zadatak 84.
Kada su plinoviti sumporovodik i ugljični dioksid u interakciji, nastaju vodena para i ugljični disulfid CS 2 (g). Napišite termohemijsku jednačinu za ovu reakciju i prvo izračunajte njen toplotni efekat. Odgovor: +65,43 kJ.
Rješenje:
G- gasovita, i- tečnost, To-- kristalno. Ovi simboli se izostavljaju ako je agregatno stanje tvari očito, na primjer, O 2, H 2 itd.
Jednačina reakcije je:
2H 2 S (g) + CO 2 (g) = 2H 2 O (g) + CS 2 (g); = ?
Vrijednosti standardnih toplina stvaranja tvari date su u posebnim tabelama. Uzimajući u obzir da se toplote formiranja jednostavnih supstanci konvencionalno pretpostavljaju ravne nuli. Toplotni efekat reakcije može se izračunati korišćenjem posledica Hesovog zakona:
= (H 2 O) + (SS 2) – [(H 2 S) + (SO 2)];
= 2(-241,83) + 115,28 – = +65,43 kJ.
2H 2 S (g) + CO 2 (g) = 2H 2 O (g) + CS 2 (g); = +65,43 kJ.
odgovor:+65,43 kJ.
Jednačina termohemijske reakcije
Zadatak 85.
Napišite termokemijsku jednadžbu za reakciju između CO (g) i vodika, usljed koje nastaju CH 4 (g) i H 2 O (g). Koliko će se toplote osloboditi tokom ove reakcije ako se u normalnim uslovima proizvede 67,2 litara metana? Odgovor: 618,48 kJ.
Rješenje:
Jednačine reakcija u kojima je pored simbola hemijskih jedinjenja naznačeno njihovo agregatno stanje ili modifikacija kristala, kao i numerička vrednost toplotnih efekata, nazivaju se termohemijskim. U termohemijskim jednadžbama, osim ako nije posebno navedeno, prikazane su vrijednosti termičkih efekata pri konstantnom pritisku Q p jednake promjeni entalpije sistema. Vrijednost se obično daje na desnoj strani jednačine, odvojena zarezom ili tačkom i zarezom. Prihvaćene su sljedeće skraćene oznake za stanje agregacije tvari: G- gasovita, i- nešto, To- kristalno. Ovi simboli se izostavljaju ako je agregatno stanje tvari očito, na primjer, O 2, H 2 itd.
Jednačina reakcije je:
CO (g) + 3H 2 (g) = CH 4 (g) + H 2 O (g); = ?
Vrijednosti standardnih toplina stvaranja tvari date su u posebnim tabelama. Uzimajući u obzir da se toplote formiranja jednostavnih supstanci konvencionalno pretpostavljaju ravne nuli. Toplotni efekat reakcije može se izračunati korišćenjem posledica Hesovog zakona:
= (H 2 O) + (CH 4) – (CO)];
= (-241,83) + (-74,84) – (-110,52) = -206,16 kJ.
Termohemijska jednačina će biti:
22,4 : -206,16 = 67,2 : X; x = 67,2 (-206,16)/22?4 = -618,48 kJ; Q = 618,48 kJ.
odgovor: 618,48 kJ.
Toplota formiranja
Zadatak 86.
Toplotni efekat te reakcije jednak je toploti formiranja. Izračunajte toplinu stvaranja NO na osnovu sljedećih termohemijskih jednačina:
a) 4NH 3 (g) + 5O 2 (g) = 4NO (g) + 6H 2 O (l); = -1168,80 kJ;
b) 4NH 3 (g) + 3O 2 (g) = 2N 2 (g) + 6H 2 O (l); = -1530,28 kJ
Odgovor: 90,37 kJ.
Rješenje:
Standardna toplota formiranja jednaka je toploti reakcije formiranja 1 mola ove supstance iz jednostavnih supstanci u standardnim uslovima (T = 298 K; p = 1,0325,105 Pa). Stvaranje NO iz jednostavnih supstanci može se predstaviti na sljedeći način:
1/2N 2 + 1/2O 2 = NE
Zadata je reakcija (a), koja proizvodi 4 mola NO, i data reakcija (b), koja proizvodi 2 mola N2. Kiseonik je uključen u obe reakcije. Stoga, da bismo odredili standardnu toplinu stvaranja NO, sastavljamo sljedeći Hessov ciklus, tj. trebamo oduzeti jednačinu (a) od jednačine (b):
Dakle, 1/2N 2 + 1/2O 2 = NE; = +90,37 kJ.
odgovor: 618,48 kJ.
Zadatak 87.
Kristalni amonijum hlorid nastaje reakcijom plinova amonijaka i klorovodika. Napišite termohemijsku jednačinu za ovu reakciju, nakon što ste prvo izračunali njen toplotni efekat. Koliko će se topline osloboditi ako se u reakciji potroši 10 litara amonijaka, računato u normalnim uvjetima? Odgovor: 78,97 kJ.
Rješenje:
Reakcione jednadžbe u kojima je pored simbola hemijskih jedinjenja naznačeno njihovo agregatno stanje ili modifikacija kristala, kao i numerička vrednost toplotnih efekata, nazivaju se termohemijskim. U termohemijskim jednadžbama, osim ako nije posebno navedeno, prikazane su vrijednosti termičkih efekata pri konstantnom pritisku Q p jednake promjeni entalpije sistema. Vrijednost se obično daje na desnoj strani jednačine, odvojena zarezom ili tačkom i zarezom. Prihvaćeno je sljedeće: To-- kristalno. Ovi simboli se izostavljaju ako je agregatno stanje tvari očito, na primjer, O 2, H 2 itd.
Jednačina reakcije je:
NH 3 (g) + HCl (g) = NH 4 Cl (k). ; = ?
Vrijednosti standardnih toplina stvaranja tvari date su u posebnim tabelama. Uzimajući u obzir da se toplote formiranja jednostavnih supstanci konvencionalno pretpostavljaju ravne nuli. Toplotni efekat reakcije može se izračunati korišćenjem posledica Hesovog zakona:
= (NH4Cl) – [(NH 3) + (HCl)];
= -315,39 – [-46,19 + (-92,31) = -176,85 kJ.
Termohemijska jednačina će biti:
Toplota koja se oslobađa tokom reakcije 10 litara amonijaka u ovoj reakciji određuje se iz omjera:
22,4 : -176,85 = 10 : X; x = 10 (-176,85)/22,4 = -78,97 kJ; Q = 78,97 kJ.
odgovor: 78,97 kJ.
Kao što je poznato, tokom različitih mehaničkih procesa dolazi do promjene mehaničke energije. Mjera promjene mehaničke energije je rad sila primijenjenih na sistem:
Tokom razmene toplote dolazi do promene unutrašnje energije tela. Mera promene unutrašnje energije tokom prenosa toplote je količina toplote.
Količina toplote je mjera promjene unutrašnje energije koju tijelo primi (ili odustane) tokom procesa razmjene topline.
Dakle, i rad i količina toplote karakterišu promjenu energije, ali nisu identični energiji. Oni ne karakterišu stanje samog sistema, već određuju proces prelaska energije iz jedne vrste u drugu (s jednog tela na drugo) kada se stanje menja i značajno zavise od prirode procesa.
Glavna razlika između rada i količine toplote je u tome što rad karakteriše proces promene unutrašnje energije sistema, praćen transformacijom energije iz jedne vrste u drugu (iz mehaničke u unutrašnju). Količina topline karakterizira proces prijenosa unutrašnje energije s jednog tijela na drugo (od zagrijanijeg ka manje zagrijanom), koji nije praćen energetskim transformacijama.
Iskustvo pokazuje da se količina topline potrebna za zagrijavanje tijela mase m sa temperature na temperaturu izračunava po formuli
gdje je c specifični toplinski kapacitet tvari;
SI jedinica specifičnog toplotnog kapaciteta je džul po kilogramu Kelvina (J/(kg K)).
Specifična toplota c je numerički jednak količini toplote koja se mora preneti telu teškom 1 kg da bi se zagrejalo za 1 K.
Toplotni kapacitet tijelo je brojčano jednako količini topline koja je potrebna za promjenu tjelesne temperature za 1 K:
SI jedinica toplinskog kapaciteta tijela je džul po Kelvinu (J/K).
Za pretvaranje tekućine u paru na konstantnoj temperaturi potrebno je potrošiti određenu količinu topline
gdje je L specifična toplota isparavanja. Kada se para kondenzuje, oslobađa se ista količina toplote.
Da bi se rastopilo kristalno tijelo mase m na temperaturi topljenja, potrebno je tijelu prenijeti određenu količinu topline
gdje je specifična toplina fuzije. Kada tijelo kristalizira, oslobađa se ista količina topline.
Količina toplote koja se oslobađa tokom potpunog sagorevanja goriva mase m,
gde je q specifična toplota sagorevanja.
SI jedinica za specifične toplote isparavanja, topljenja i sagorevanja je džul po kilogramu (J/kg).
« Fizika - 10. razred"
U kojim procesima se dešavaju agregatne transformacije materije?
Kako možete promijeniti stanje agregacije tvari?
Možete promijeniti unutrašnju energiju bilo kojeg tijela vršeći rad, zagrijavajući ga ili, obrnuto, hlađenjem.
Dakle, prilikom kovanja metala, rad je obavljen i on se zagreva, a istovremeno se metal može zagrejati nad zapaljenim plamenom.
Takođe, ako je klip fiksiran (Sl. 13.5), tada se zapremina gasa ne menja pri zagrevanju i ne radi se nikakav rad. Ali temperatura gasa, a samim tim i njegova unutrašnja energija se povećavaju.
Unutrašnja energija se može povećavati i smanjivati, tako da količina topline može biti pozitivna ili negativna.
Proces prijenosa energije s jednog tijela na drugo bez vršenja rada naziva se izmjena toplote.
Kvantitativna mjera promjene unutrašnje energije tokom prijenosa topline naziva se količinu toplote.
Molekularna slika prijenosa topline.
U toku razmene toplote na granici između tela dolazi do interakcije sporo pokretnih molekula hladnog tela sa molekulima koji se brzo kreću toplog tela. Kao rezultat toga, kinetičke energije molekula se izjednačavaju i brzine molekula hladnog tijela se povećavaju, a one vrućeg tijela smanjuju.
Tokom razmene toplote, energija se ne pretvara iz jednog oblika u drugi, deo unutrašnje energije više zagrejanog tela se prenosi na manje zagrejano telo.
Količina topline i toplinski kapacitet.
Već znate da je za zagrijavanje tijela mase m sa temperature t 1 na temperaturu t 2 potrebno prenijeti na njega određenu količinu topline:
Q = cm(t 2 - t 1) = cm Δt. (13.5)
Kada se tijelo ohladi, njegova konačna temperatura t 2 ispada manja od početne temperature t 1 i količina topline koju tijelo daje negativna.
Koeficijent c u formuli (13.5) se zove specifični toplotni kapacitet supstance.
Specifična toplota- to je količina koja je brojčano jednaka količini topline koju prima ili oslobađa tvar težine 1 kg kada se njena temperatura promijeni za 1 K.
Specifični toplotni kapacitet gasova zavisi od procesa kojim se odvija prenos toplote. Ako zagrijete plin pri konstantnom pritisku, on će se proširiti i obaviti rad. Da bi se plin zagrijao za 1 °C pri konstantnom pritisku, potrebno je da prenese više topline nego da ga zagrije pri konstantnoj zapremini, kada će se plin samo zagrijati.
Tečnosti i čvrste materije se lagano šire kada se zagreju. Njihova specifični toplotni kapaciteti pri konstantnoj zapremini i konstantnom pritisku malo se razlikuju.
Specifična toplota isparavanja.
Da bi se tečnost pretvorila u paru tokom procesa ključanja, mora joj se preneti određena količina toplote. Temperatura tečnosti se ne menja kada proključa. Pretvaranje tečnosti u paru pri konstantnoj temperaturi ne dovodi do povećanja kinetičke energije molekula, već je praćeno povećanjem potencijalna energija njihove interakcije. Na kraju krajeva, prosječna udaljenost između molekula plina je mnogo veća nego između molekula tekućine.
Veličina, brojčano jednak iznosu toplina potrebna za pretvaranje tekućine težine 1 kg u paru pri konstantnoj temperaturi naziva se specifična toplota isparavanja.
Proces isparavanja tečnosti odvija se na bilo kojoj temperaturi, dok najbrži molekuli napuštaju tečnost, a ona se tokom isparavanja hladi. Specifična toplota isparavanja jednaka je specifičnoj toploti isparavanja.
Ova vrijednost je označena slovom r i izražena u džulima po kilogramu (J/kg).
Specifična toplota isparavanja vode je veoma visoka: r H20 = 2,256 10 6 J/kg na temperaturi od 100 °C. Za druge tekućine, na primjer alkohol, etar, živu, kerozin, specifična toplina isparavanja je 3-10 puta manja od vode.
Za pretvaranje tekućine mase m u paru potrebna je količina topline jednaka:
Q p = rm. (13.6)
Kada se para kondenzuje, oslobađa se ista količina toplote:
Q k = -rm. (13.7)
Specifična toplota fuzije.
Kada se kristalno tijelo topi, sva toplina dovedena u njega odlazi na povećanje potencijalne energije interakcije između molekula. Kinetička energija molekula se ne mijenja, jer se topljenje događa na konstantnoj temperaturi.
Vrijednost numerički jednaka količini topline potrebne za transformaciju kristalna supstanca mase 1 kg na tački topljenja u tečnost naziva se specifična toplota fuzije i označeno slovom λ.
Kada kristalizuje supstanca mase 1 kg, oslobađa se tačno ista količina toplote koja se apsorbuje tokom topljenja.
Specifična toplota topljenja leda je prilično visoka: 3,34 10 5 J/kg.
„Kada led ne bi imao visoku toplotu fuzije, tada bi se u proleće čitava masa leda morala otopiti za nekoliko minuta ili sekundi, jer se toplota neprekidno prenosi na led iz vazduha. Posljedice ovoga bi bile strašne; na kraju krajeva, čak iu sadašnjoj situaciji, velike poplave i jaki tokovi vode nastaju kada se tope velike mase leda ili snijega.” R. Black, XVIII vijek.
Da bi se rastopilo kristalno tijelo mase m, potrebna je količina topline jednaka:
Qpl = λm. (13.8)
Količina toplote koja se oslobađa tokom kristalizacije tela jednaka je:
Q cr = -λm (13.9)
Jednačina toplotnog bilansa.
Razmotrimo razmjenu topline unutar sistema koji se sastoji od nekoliko tijela koja u početku imaju različite temperature, na primjer, razmjenu topline između vode u posudi i vruće željezne kugle spuštene u vodu. Prema zakonu održanja energije, količina toplote koju odaje jedno tijelo numerički je jednaka količini toplote koju primi drugo.
Količina date toplote se smatra negativnom, a primljena količina se smatra pozitivnom. Dakle, ukupna količina toplote Q1 + Q2 = 0.
Ako dođe do razmene toplote između više tela u izolovanom sistemu, onda
Q 1 + Q 2 + Q 3 + ... = 0. (13.10)
Jednačina (13.10) se zove jednačina toplotnog bilansa.
Ovde Q 1 Q 2, Q 3 su količine toplote koje primaju ili odaju tela. Ove količine toplote izražavaju se formulom (13.5) ili formulama (13.6)-(13.9), ako se tokom procesa razmene toplote dešavaju različite fazne transformacije supstance (topljenje, kristalizacija, isparavanje, kondenzacija).
U praksi se često koriste termički proračuni. Na primjer, prilikom izgradnje objekata potrebno je voditi računa o tome koliko topline cijeli sistem grijanja treba dati zgradi. Takođe treba da znate koliko će toplote izaći u okolni prostor kroz prozore, zidove i vrata.
Na primjerima ćemo pokazati kako izvršiti jednostavne proračune.
Dakle, morate saznati koliko topline je bakreni dio dobio kada se zagrije. Njegova masa je bila 2 kg, a temperatura se povećala sa 20 na 280 °C. Prvo, koristeći tablicu 1, određujemo specifični toplinski kapacitet bakra sa m = 400 J/kg °C). To znači da će za zagrijavanje bakrenog dijela težine 1 kg za 1 °C biti potrebno 400 J. Za zagrijavanje bakrenog dijela težine 2 kg za 1 °C potrebna je količina topline 2 puta veća - 800 J. Temperatura bakra dio se mora povećati za više od 1 °C, a na 260 °C, to znači da će biti potrebno 260 puta više topline, odnosno 800 J 260 = 208 000 J.
Ako masu označimo kao m, razliku između konačne (t 2) i početne (t 1) temperature - t 2 - t 1, dobijamo formulu za izračunavanje količine topline:
Q = cm(t 2 - t 1).
Primjer 1. Gvozdeni kotao težine 5 kg napunjen je vodom težine 10 kg. Koliko toplote treba preneti kotao sa vodom da bi se njegova temperatura promenila sa 10 na 100 °C?
Prilikom rješavanja problema morate uzeti u obzir da će se oba tijela - kotao i voda - zagrijati zajedno. Između njih dolazi do razmene toplote. Njihove temperature se mogu smatrati istim, odnosno temperatura kotla i vode se mijenja za 100 °C - 10 °C = 90 °C. Ali količine topline koje primaju kotao i voda neće biti iste. Uostalom, njihove mase i specifični toplinski kapaciteti su različiti.
Zagrijavanje vode u loncu
Primjer 2. Pomiješali smo vodu težine 0,8 kg temperature 25 °C i vodu temperature 100 °C težine 0,2 kg. Izmjerena je temperatura dobivene smjese i ispostavilo se da je iznosila 40 °C. Izračunajte koliko toplote je topla voda dala pri hlađenju i koliko je hladna voda dobila kada se zagreje. Uporedite ove količine toplote.
Zapišimo uslove zadatka i riješimo ga.
Vidimo da je količina toplote koju daje topla voda i količina primljene toplote hladnom vodom, jednake su jedna drugoj. Ovo nije slučajan rezultat. Iskustvo pokazuje da ako dođe do razmene toplote između tela, onda se unutrašnja energija svih grejnih tela povećava za onoliko koliko se smanjuje unutrašnja energija rashladnih tela.
Prilikom provođenja eksperimenata obično se ispostavi da je energija koju daje topla voda veća od energije koju prima hladna voda. To se objašnjava činjenicom da se dio energije prenosi u okolni zrak, a dio energije prenosi u posudu u kojoj se miješala voda. Jednakost dane i primljene energije biće točnija, što je manji gubitak energije dozvoljen u eksperimentu. Ako izračunate i uzmete u obzir ove gubitke, jednakost će biti tačna.
Pitanja
- Šta trebate znati da biste izračunali količinu topline koju primi tijelo kada se zagrije?
- Objasnite na primjeru kako se izračunava količina topline koja se prenosi na tijelo kada se zagrije ili oslobađa kada se ohladi.
- Napišite formulu za izračunavanje količine topline.
- Kakav zaključak se može izvući iz eksperimenta miješanja hladne i tople vode? Zašto ove energije nisu jednake u praksi?
Vježba 8
- Koliko je topline potrebno da se 0,1 kg vode zagrije za 1 °C?
- Izračunajte količinu toplote koja je potrebna za zagrevanje: a) livenog gvožđa mase 1,5 kg da promeni temperaturu za 200 °C; b) aluminijumsku kašiku težine 50 g od 20 do 90 °C; c) zidani kamin od 2 tone od 10 do 40 °C.
- Koliko se toplote oslobodilo kada se voda zapremine 20 litara ohladila, ako se temperatura promenila sa 100 na 50 °C?
