☰ Содержание · Физика

Количество теплоты

Уроки 18–19 · 2 урока · П. Хабибуллаев, А. Бойдедаев, А. Бахромов, К. Суяров, Ж. Усаров, М. Юлдашева. Физика, 9 класс, переработанное и дополненное 3-е издание. Творческий дом издательства-типографии имени Гафура Гуляма, Ташкент, 2019
18

Количество теплоты

Учебник: с. 55–59
ЦельТеплопередача и количество теплоты; удельная теплоёмкость; формула Q = cmΔt; уравнение теплового баланса.
Новые слова
количество теплоты · issiqlik miqdoriудельная теплоёмкость · solishtirma issiqlik sig‘imiуравнение теплового баланса · issiqlik balansi tenglamasiкалориметр · kalorimetr
Объяснение

Передача энергии от одного тела другому без совершения работы называется теплопередачей; полученная или отданная внутренняя энергия — это количество теплоты Q (единица — джоуль, 1 кал ≈ 4,19 Дж). Чтобы изменить температуру тела массой m от t₁ до t₂, требуется Q = cm(t₂ – t₁), где c — удельная теплоёмкость вещества: количество теплоты, необходимое для изменения температуры 1 кг вещества на 1 K, единица — Дж/(кг·К). Для воды c = 4200 Дж/(кг·К), для алюминия 890, стали 460, меди 390, свинца 130. Q > 0 при нагревании, Q < 0 при охлаждении. В замкнутой системе сумма теплоты, отданной более горячими телами, равна сумме теплоты, полученной более холодными (уравнение теплового баланса); это закон сохранения энергии. Калориметр — сосуд, который служит для измерения количеств теплоты и уменьшает теплообмен с окружающей средой.

Примеры
Чтобы нагреть 2 кг воды от 20 °C до 70 °C: Q = cmΔt = 4200·2·50 = 420 000 Дж = 420 кДж.
100 г воды при 80 °C добавляют к 300 г воды при 20 °C. Баланс: c·0,3·(t – 20) = c·0,1·(80 – t) → 3(t – 20) = 80 – t → 4t = 140 → t = 35 °C. (Сосуд и окружающая среда не учитываются.)
Работа в классе

Дома или в школе под присмотром взрослого: оставьте равные массы холодной воды и растительного масла на одинаковое время на солнце или в тёплой комнате и с помощью термометра сравните, что нагреется сильнее. Не используйте кипяток, плиту или огонь; свяжите результат с c.

Упражнения
1
Что такое удельная теплоёмкость? Что означает «c воды = 4200 Дж/(кг·К)»?
2
0,5 кг алюминия (c = 890 Дж/(кг·К)) нагревают от 20 °C до 40 °C. Чему равно Q в джоулях?
3
Тело массой 2 кг остывает от 100 °C до 60 °C и отдаёт 36 800 Дж. Найдите c (Дж/(кг·К)).
4
Почему климат у моря мягче, чем вдали от него?