Методика изучения темы Тепловые явления Выполнила студентка 5

Методика изучения темы: «Тепловые явления» Выполнила: студентка 5 курса ФМФ Коротаева Жанна

ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ МИНИМУМ СОДЕРЖАНИЯ ОСНОВНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ 7 класс Строение вещества. Тепловое движение атомов и молекул. Броуновское движение. Диффузия. Взаимодействие частиц вещества. Модели строения газов, жидкостей и твердых тел.

ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ МИНИМУМ СОДЕРЖАНИЯ ОСНОВНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ 8 класс: • Тепловое равновесие. Температура. Связь температуры со скоростью хаотического движения частиц. Внутренняя энергия. Работа и теплопередача как способы изменения внутренней энергии тела. Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение. Количество теплоты. Удельная теплоемкость. Закон сохранения энергии в тепловых процессах.

ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ МИНИМУМ СОДЕРЖАНИЯ ОСНОВНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ Испарение и конденсация. Кипение. Зависимость температуры кипения от давления. Влажность воздуха. Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления и парообразования. Удельная теплота сгорания. • Преобразования энергии в тепловых машинах. Паровая турбина, двигатель внутреннего сгорания, реактивный двигатель. КПД тепловой машины. Экологические проблемы использования тепловых машин. •

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ УЧАЩИХСЯ В результате изучения данного раздела физики ученик должен знать: смысл понятий: молекула, вещество, диффузия смысл физических величин: внутренняя энергия, температура, количество теплоты, удельная теплоемкость, влажность воздуха смысл физического закона: сохранения энергии в тепловых процессах

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ УЧАЩИХСЯ уметь: • описывать свойства газов, жидкостей и твёрдых тел, диффузию в газах, жидкостях и твердых телах; • описывать и объяснять физические явления: теплопроводность, конвекцию, излучение, испарение, конденсацию, кипение, плавление, кристаллизацию; • использовать физические приборы и измерительные инструменты для измерения физических величин: температуры, влажности воздуха;

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ УЧАЩИХСЯ приводить примеры практического использования физических знаний о тепловых явлениях; • представлять результаты измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости: температуры остывающего тела от времени; решать задачи на применение изученных физических законов, физических величин удельная теплота и т. д. •

Содержание темы Первоначальные сведения о строении вещества (7 класс) 1. Строение вещества. Молекулы. 2. Движение молекул. 3. Скорость движения молекул и температура тела. 4. Взаимодействие молекул 5. Три состояния вещества. 6. Контрольная работа.

Содержание темы Тепловые явления (8 класс) 1. Тепловое движение. Температура. 2. Внутренняя энергия. 3. Способы изменения внутренней энергии. 4. Теплопроводность. 5. Конвекция. 6. Излучение. 7. Количество теплоты. Единицы количества теплоты. 8. Лабораторная работа № 1. «Исследование изменения со временем температуры остывающей воды» .

Содержание темы Удельная теплоёмкость Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении. 11. Лабораторная работа № 2. «Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры» . 12. Энергия топлива. Удельная теплота сгорания. 13. Закон сохранения и превращения энергии в тепловых процессах. Решение задач 14. Контрольная работа № 1. «Тепловые явления» . 9. 10.

Содержание темы Изменение агрегатных состояний вещества (8 класс) 1. Агрегатные состояния вещества. Плавление и отвердевание кристаллических тел. График плавления и отвердевания. 2. Удельная теплота плавления. Решение задач. 3. Испарение. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение ее при конденсации пара. 4. Кипение. Удельная теплота парообразования и конденсации.

Содержание темы 5. 6. 7. 8. 9. 10. Решение задач. Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха. Работа пара и газа при расширении. Двигатель внутреннего сгорания. Паровая турбина. КПД теплового двигателя. Экологические проблемы теплоэнергетики. Решение задач. Подготовка к контрольной работе. Контрольная работа № 2. «Изменение агрегатных состояний вещества» .

Обязательный демонстрационный эксперимент 7 класс Диффузия в растворах и газах, в воде. Модель хаотического движения молекул в газе. Демонстрация расширения твердого тела при нагревании. 8 класс Принцип действия термометра. Теплопроводность различных материалов. Конвекция в жидкостях и газах. Теплопередача путем излучения.

Обязательный демонстрационный эксперимент Явление испарения. Постоянство температуры кипения жидкости при постоянном давлении. Понижение температуры кипения жидкости при понижении давления. Наблюдение конденсации паров воды на стакане со льдом.

Фронтальные лабораторные работы 8 класс Исследование изменения со временем температуры остывающей воды. Изучение явления теплообмена при смешивании холодной и горячей воды. Измерение удельной теплоёмкости твёрдого тела. Измерение влажности воздуха.

Решение задач Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении Закон сохранения и превращения энергии в тепловых процессах Удельная теплота сгорания Удельная теплота плавления Удельная теплота парообразования Относительная влажность воздуха КПД теплового двигателя

Строение вещества. Молекулы.

Три состояния вещества

Тепловое движение. Температура. Все молекулы любого вещества непрерывно и беспорядочно (хаотически) движутся. Движение молекул в разных телах происходит по-разному. Молекулы газов беспорядочно движутся с большими скоростями (сотни м/с) по всему объему газа. Сталкиваясь, они отскакивают друг от друга, изменяя величину и направление скоростей. Молекулы жидкости колеблются около равновесных положений ( т. к. расположены почти вплотную друг к другу) и сравнительно редко перескакивают из одного равновесного положения в другое. Движение молекул в жидкостях является менее свободным, чем в газах, но более свободным, чем в твердых телах. В твердых телах частицы колеблются около положения равновесия. С ростом температуры скорость частиц увеличивается.

ТЕМПЕРАТУРА Температура — величина, которая характеризует тепловое состояние тела или иначе мера «нагретости» тела. Чем выше температура тела, тем большую в среднем энергию имеют его атомы и молекулы. Приборы, служащие для измерения температуры называются термометрами. Принцип измерения температуры. Температура непосредственно не измеряется! Измеряется величина, зависящая от температуры! В современных жидкостных термометрах - это объем спирта или ртути ( в термоскопе Галилея – объем газа). Термометр измеряет собственную температуру! А, если мы хотим измерить с помощью термометра температуру какого-либо другого тела, надо подождать некоторое время, пока температуры тела и термометра уравняются, т. е. наступит тепловое равновесие между термометром и телом. В этом состоит закон теплового равновесия: у любой группы изолированных тел через какое-то время температуры становятся одинаковыми, т. е. наступает состояние теплового равновесия.

Температурные шкалы Шкала Цельсия Шкала Фаренгей та Шкала Реомюра Шкала Кельвина Фаренгейт стеклодув из Голланди и 1724 г. Реомюр французс кий физик 1726 г. Томсон (лорд Кельвин) англ. физик 1848 г. Кем и когда введена. А. Цельсия швед. физик 1742 г. Обозначение. C F R К Наличие положительных и отрицательных темп-р + и – + Опорные точки. 0 C – темп. таяния льда, 100 C – темп. кипения воды. 32 F – темп. таяния льда, 212 F – темп. кипения воды. 0 R – темп. таяния льда, 80 R – темп. кипения воды. 0 K – абс. нуль, 273 К – темп. таяния льда. Т = t + 273

Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии.

Теплопроводность

Конвекция

Излучение

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость.

Влажность воздуха

Конденсационный гигрометр

Волосяной гигрометр

Психрометр 1 – сухой термометр показывает температуру воздуха 2 – влажный термометр показывает точку росы 3 – психрометрическая таблица

Агрегатные состояния вещества

Тепловые двигатели и КПД.

Диффузия В твёрдых телах диффузия происходит медленно, если пластинки свинца и золота положить друг на друга и поставить на них некоторый груз, то при комнатной температуре за 5 лет золото и свинец проникают друг в друга Диффузия в жидкостях Диффузия медного купороса и воды Диффузия воды и марганцовки (вынужденная- слева, самопроизвольная – справа)

Модель хаотического движения молекул в газе

Демонстрация расширения твердого тела при нагревании. Установка До нагревания После нагревания Тепловое расширение металлических тел можно продемонстрировать с помощью шара с кольцом. Размеры кольца и шара подобраны так, что шар свободно проходит через кольцо, если их температуры одинаковы. Если шар нагреть до температуры, которая выше температуры кольца на 80ºC, то шар застревает в кольце и держится на нем до выравнивания температуры

Принцип действия термометра

Теплопроводность различных материалов Сравнение теплопроводности металлов. При помощи пластилина вдоль каждого металлического стрежня укрепляем по 3– 4 спички, расположив их на одинаковом расстоянии друг от друга и от экранирующего цилиндра. Внесите концы стрежней, находящихся внутри цилиндра, в пламя горелки. Обратите внимание на последовательность падения спичек на стержнях, изготовленных из разных металлов.

Конвекция в газах. Небольшая бумажная вертушка, поставленная над пламенем свечи или электрической лампочкой, под действием поднимающегося нагретого воздуха начинает вращаться. Это явление можно объяснить таким образом. Воздух, соприкасаясь с теплой лампой, нагревается, расширяется и становится менее плотным, . чем окружающий его холодный воздух. Сила Архимеда, действующая на теплый воздух со стороны холодного снизу вверх, больше, чем сила тяжести, которая действует на теплый воздух. В результате нагретый воздух «всплывает» , поднимается вверх, а его место занимает холодный воздух.

Конвекция в жидкостях Нагретые слои жидкости — менее плотные и поэтому более легкие — вытесняются вверх более тяжелыми, холодными слоями. Холодные слои жидкости, опустившись вниз, в свою очередь нагреваются от источника тепла и вновь вытесняются менее нагретой водой. Благодаря такому движению вся вода равномерно прогревается. Это становится наглядным, если на дно колбы бросить несколько кристалликов марганцовокислого калия, который окрашивает струи воды в фиолетовый цвет

Излучение Соединим жидкостный манометр при помощи резиновой трубки с теплоприемником. Если к темной поверхности теплоприемника поднести лампочку горящую либо плитку, то уровень жидкости в колене манометра, соединенном с теплоприемником, понизится. Очевидно, воздух в теплоприемнике нагрелся и расширился. Быстрое нагревание воздуха в теплоприемнике можно объяснить лишь передачей ему энергии от нагретого тела. Энергия в данном случае передавалась не теплопроводностью. Ведь между нагретым телом и теплоприемником находился воздух — плохой проводник тепла. Конвекция здесь также не может наблюдаться, поскольку теплоприемник находится рядом с нагретым телом, а не над ним. Следовательно, в данном случае передача энергии происходит путем излучения. Передача энергии излучением отличается от других видов теплопередачи. Если повернуть теплоприемник к нагретому металлическому телу сначала темной, а затем светлой стороной, то столбик жидкости в колене манометра, соединенном с теплоприемником, в первом случае (а) понизится, а во втором (б) повысится. Это показывает, что тела с темной поверхностью лучше поглощают энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность. В то же время тела с темной поверхностью охлаждаются быстрее путем излучения, чем тела со светлой поверхностью.

Испарение различных жидкостей Используем пипетку, эфир, спирт, воду, лист белой фильтровальной бумаги, кусочек пластилина. На доску прикрепим кусочком пластилина лист фильтровальной бумаги. Капнем на бумагу воду, потом спирт и эфир. Эфир испаряется быстрее всех, затем исчезает пятно спирта, а затем пятно воды ( опыт занимает 3 -4 инуты, для сокращения нужно обмахивать бумагу. )

Постоянство температуры кипения жидкости при постоянном давлении Оборудование: электрический термометр с термистором, спиртовка, штатив, стакан, , пробирка с держателем, химический стакан, стеклянная палочка, эфир, соль, стакан с тёплой водой, вата, спички. В стакан нальём тёплую воду нагреем её на спиртовке. Вода закипает, при этом tводы=100 о. С. Понаблюдаем кипение немного времени, tводы с течением времени остаётся постоянной. Энергия, полученная посредством теплопередачи от спиртовки, расходуется на образование пара. Затем в кипящую воду насыплем соль. Раствор закипит через некоторое время , но при t>100 о. С.

Понижение температуры кипения жидкости при понижении давления При температуре 100 °С давление насыщенного водяного пара равно нормальному атмосферному давлению, поэтому при нормальном давлении кипение воды происходит при 100 °С. Температура кипения жидкости зависит от внешнего давления и соответствует температуре насыщенного пара над плоской поверхностью кипящей жидкости. Насыщенный пар находится в состоянии термодинамического равновесия с жидкостью. Такое состояние характеризуется равенством давлений и температур жидкой и газообразной фаз вещества. В процессе кипения происходит образование и быстрый рост пузырьков водяного пара, т. е. переход молекул воды из жидкой фазы в газообразную. Это возможно только если давление внутри пузырька, равное давлению насыщенного пара при температуре кипения, будет чуть-чуть превосходить внешнее давление. Таким образом, уменьшение внешнего давления будет провоцировать закипание жидкости. Оборудование: 1} термометр электрический с термобатареей, 2) насос воздушный ручной с резиновой трубкой, 3) трубка металлическая с пробкой, имеющей отверстие для термобатареи, 4) штатив универсальный, 5) спиртовка или керогаз, 6) колба круглодонная емкостью 250— 300 мл, 7) пробка в колбе резиновая с отверстием и патрубком, 8) плоская резиновая шайба диаметром 40 — 50 мм, 9) противень, 10) спички. 1. Колбу с налитой до половины теплой водой зажимают в лапке штатива. Под колбу ставят зажженную спиртовку или керогаз. Когда вода в колбе закипит, нагреватель убирают, а колбу тотчас закрывают пробкой, соединенной резиновой трубкой с воздушным насосом (рис. 234). Температура в колбе понижается, и вода перестает кипеть. Несколькими взмахами поршня откачивают из колбы воздух и пары воды и тем уменьшают в ней давление. Вода бурно закипает. Если прекратить откачку, то вскоре прекращается и кипение; при возобновлении откачки вода начинает кипеть вновь. Так как температура воды падает (подогревание не производится, а от воды отнимается теплота, потребная на парообразование при кипении), то делают вывод, что с уменьшением давления вода кипит при пониженной температуре. Этот опыт молено показать и без насоса. Когда вода в колбе закипит и можно быть уверенным, что пары воды вытеснили из колбы воздух, нагреватель убирают. Сосредоточив внимание учащихся на подготовленной установке, обливают колбу сверху холодной водой и наблюдают, как вода в колбе бурно закипает Следует дать воде в колбе еще остыть, и снова повторить опыт. Таким образом можно заставить воду кипеть даже при комнатной температуре. Очевидно, при обливании холодной водой пары, находящиеся в колбе,

Наблюдение конденсации паров воды на стакане со льдом В стеклянный стакан наливаем воду. Стакан накрыт алюминиевой крышкой со льдом. Нагреваем стакан, при этом водяной пар конденсируется на холодной алюминиевой крышке и стекает обратно в стакан в виде холодной воды.

Демонстрация различной удельной теплоемкости металлов Опыт проводится с использованием прибора Тиндаля в приборе Тиндаля используются цилиндры, изготовленные из стали, латуни и алюминия. Цилиндры имеют одинаковую массу. Перед началом опыта снимите со стойки прибора Тиндаля обойму с цилиндрами и переверните ее цилиндрами вверх. При этом проследите за тем, чтобы шайбы на стержнях вошли в отверстия сбрасывающей планки и поместились между планкой и обоймой. Сдвиньте планку и тем самым закрепите стержни в этом положении. Нагрейте на плитке воду в жестяной ванне прибора Тиндаля. Доведите температуру воды практически до точки кипения. Погрузите цилиндрики в жестяную ванну на 1– 2 минуты. Пока цилиндры нагреваются, на стойке прибора установите подготовленную заранее парафиновую пластинку. Укрепите пластину на тонком ребре в специальных пазах стойки. Снизу под пластину поместите жестяную кювету (для сбора расправленного парафина) Вынутую из кипятка обойму быстро и аккуратно насадите на стойку и, сдвинув планку, одновременно сбросьте цилиндрики на парафиновую пластинку. Все три цилиндра должны встать точно посередине пластинки. Если какой– либо из них сместится в сторону, то его надо быстро поправить с помощью теплоизолирующей палочки (можно с этой целью воспользоваться деревянным карандашом). Проследим за тем, как цилиндрики, расплавляя парафин, погружаются в него и останавливаются, когда их температура станет ниже точки плавления парафина. Зафиксируем результаты опыта с помощью рисунка. Убедимся, что глубина погружения цилиндров согласуется с данными таблицы «Удельные теплоемкости некоторых веществ» . Наименьшая глубина погружения у свинца(с=130 Дж/(кг*о. С), затем латунь (400), и алюминий (880). После проведения опыта парафиновую пластину освободите от цилиндров, уложите в жестяную форму.

Набор к лабораторным работам по теме "Теплота" Лабораторный термометр

Исследование изменения со временем температуры остывающей воды Цель работы: исследовать изменение со временем температуры остывающей воды. Приборы и материалы: сосуд с горячей водой (70 о. С – 80 о. С), стакан, термометр. Ход работы 1. Определите цену деления термометра. 2. Налейте в стакан горячую воду массой 100 – 150 г. 3. Поместите термометр в воду и каждую минуту снимайте его показания. Результаты измерений занесите в таблицу. 4. По полученным данным постройте график изменения температуры с течением времени, при этом по оси ОХ отмечайте время , а по оси ОУ – температуру. 5. Сравните изменения температуры воды, произошедшие за одну из первых и одну из последних минут процесса остывания. Сделайте вывод о том, равномерно ли остывает вода в области более высоких и более низких температур. В области каких температур вода остывает быстрее? Таблица Время, t, мин. Температура, t, OC При работе с термометром следует выполнять следующие правила: 1) для уменьшения погрешности измерений необходимо снимать показания, располагая термометр на уровне глаз; 2)помещать термометр непосредственно в вещество, температура которого измеряется; 3)снимать показания термометра после того, как установится температура.

Изучение явления теплообмена при смешивании холодной и горячей воды. Цель: определить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной при теплообмене, и объяснить полученный результат. Оборудование: калориметр, измерительный цилиндр (мензурка), термометр, стакан. Указания к работе: 1. Налейте в калориметр горячую воду массой 100 г, а в стакан – столько же холодной. Измерьте температуры холодной и горячей воды. Горячую воду нужно наливать во внутренний сосуд калориметра, вставленный во внешний сосуд. 2. Осторожно влейте холодную воду в сосуд с горячей водой, помешайте термометром полученную смесь и измерьте её температуру. 3. Рассчитайте количество теплоты, отданное горячей водой при остывании до температуры смеси, и количество теплоты, полученное холодной водой при её нагревании до этой же температуры. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу. Масса горяче й воды m, кг Начальная температура горячей воды t, ОС Темп ерату ра смеси t 2, ОС Количество теплоты, отданное горячей водой, Q, Дж Масса холодн ой воды m 1, кг Начальная температур а холодной воды t 1, ОС 1. Сравните количество теплоты, отданное горячей водой, с количеством теплоты, полученным холодной водой, и сделайте соответствующий вывод. Количес тво теплоты, получ. холодно й водой, Q 1, Дж

Измерение удельной теплоёмкости твёрдого тела. Цель: определить удельную теплоёмкость металлического цилиндра. Оборудование: стакан с водой, калориметр, термометр, весы, гири, металлический цилиндр на нити, сосуд с горячей водой. Указания к работе: 1. Налейте в калориметр воду массой 100 -150 г комнатной температуры. Измерьте её температуру воды. 2. Нагрейте цилиндр в сосуде с горячей водой. Измерьте её температуру (начальную температуру цилиндра). Затем опустите его в калориметр с водой. 3. Измерьте температуру воды в калориметре после опускания цилиндра. 4. С помощью весов определите массу металлического цилиндра, предварительно обсушив его. 5. Все данные запишите в таблицу. Масса воды в калориметре, m 1, кг Начальная температу ра воды, t, ОС Масса цилиндра m 2, кг Начальная температура цилиндра t 2, ОС Общая t воды и цилиндра t, о. С Рассчитайте Количество теплоты, которое получила вода при нагревании: c 1 – удельная теплоёмкость воды. Количество теплоты, отданное металлическим цилиндром при охлаждении: 6. с2 – удельная теплоёмкость вещества цилиндра, значение которой надо определить. Зная, что количество теплоты, полученное водой при нагревании, равно количеству теплоты, отданному цилиндром при охлаждении, можно записать: Q 1=Q 2. Вычислите с2. Сравните её с табличным значением.

Измерение относительной влажности воздуха. Цель работы: измерить влажность воздуха в кабинете физики двумя способами и сравнить полученные результаты. Приборы и материалы: волосной гигрометр, психрометр. Порядок выполнения работы. Демонстрационный вариант выполнения работы. 1. Ответьте на вопрос: что лежит в основе принципа действия волосного гигрометра? 2. Определите по волосному гигрометру относительную влажность воздуха и запишите результат в тетрадь. 3. Определите влажность воздуха с помощью психрометра. Для этого: а) определите цену деления термометра б) определите температуру сухого термометра tсухого в) определите температуру увлажненного термометра tувл. г) найдите разницу показаний сухого и влажного термометров ∆t= tсухого- tувл. д) используя психрометрическую таблицу, определите влажность воздуха φ. 4. Сделайте вывод, сравнив полученные двумя способами значения влажности воздуха. Фронтальный вариант выполнения работы. 1. Изготовить модель психрометра. Для этого оберните резервуар термометра со спиртом кусочком ткани и закрепите ее нитью. 2. Измерьте температуру воздуха в кабинете, tсухого 3. Измерьте температуру воды в сосуде. Она должна иметь комнатную температуру. 4. Смочите ткань водой и некоторое время наблюдайте за изменением показаний увлажненного термометра. Запишите температуру увлажненного термометра tувл. в тот момент, когда температура перестанет изменяться. 5. Найдите разницу показаний сухого и влажного термометров ∆t= tсухого- tувл. 6. Используя психрометрическую таблицу, определите влажность воздуха φ. 7. Сравните измеренное значение влажности с помощью модели психрометра с влажностью, измеренную психрометром или волосным гигрометром. Сделайте вывод. Волосяной гигрометр Психрометр

Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть объём V=1 л воды, находящейся в стальной кастрюле массой mк = 1 кг, от температуры t 1 = 20 о. С до температуры t 2 = 80 o. C

Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении Задача. При обжиге кирпич размерами 12 см х 6 см х 25 см нагрели на 3000 С. Какое количество теплоты отдаст кирпич при остывании?

Удельная теплота сгорания Задача. Даны кубики одинакового размера из сосны и березы. Нужно определить количество теплоты, которое выделится при полном сгорании этих видов топлива.

Удельная теплота плавления Задача. Какую энергию необходимо затратить, чтобы расплавить кусок свинца массой m=2 кг, взятый при температуре t 1=27 o. C

Удельная теплота парообразования Задача. Сколько энергии необходимо для превращения m = 2 кг воды, имеющей температуру t 1 = 20 о. С, в пар, имеющий температуру t 2 = 100 о. С.

Закон сохранения энергии ( задачи на «тепловой баланс» ) Задача. Сколько кипятка нужно долить в сосуд, содержащий 2 кг воды при температуре 35°С, чтобы температура в сосуде увеличилась до 65°С? Пояснения: в основе решения данной задачи лежит закон сохранения внутренней энергии: для любой изолированной системы при любых изменениях внутри неё внутренняя энергия остаётся неизменной. Как можно применить этот закон для решения задачи? Если привести в соприкосновение два тела разной температуры ( в нашем случае, это вода при температуре 35°С и кипяток ( вода при 100°С), то, во-первых, теплообмен будет протекать до тех пор, пока температуры тел не сравняются (в задаче температура станет равной 65°С), и, во-вторых, первое тело будет передавать тепла ровно столько(Qотд), сколько второе тело получит(Qпол). Таким образом, из закона сохранения тепловой энергии имеем: Qотд = Qпол. Это соотношение называют уравнением теплового баланса. Запишем краткое условие, введя удобные и понятные обозначения: mх - масса «холодной воды» (воды, взятой при 35°С), mг - масса «горячей» (кипятка при 100°С), tх – начальная температура «холодной воды» , tг – начальная температура «горячей воды» , tсм – температура смеси.

Закон сохранения энергии ( задачи на «тепловой баланс» )

Закон сохранения энергии ( задачи на «тепловой баланс» ) Задача. В 200 г воды при 20°С помещают 300 г железа при 10°С и 400 г меди при 25°С. Найти установившуюся температуру.

Относительная влажность воздуха Задача. В 4 м 3 воздуха при температуре 160 С находится 40 г водяного пара. Найти относительную влажность. Дано: Решение t=160 С = : н 100% н=13, 6 г/м 3 =m: V V=4 м 3 = 40 г : 4 м 3=10 г/м 3 m=40 г = 10 г/м 3 : 13, 6 г/м 3 100% = 73, 5% =? Ответ: = 73, 5 %

КПД теплового двигателя Задача. Двигатель мощностью = 10 к. Вт потребляет в час V = 3 л бензина. Определите КПД двигателя.

Дополнительно Почему разбросанные угли костра гаснут скоро, а сложенные в кучу долго сохраняются в раскалённом виде? При полном сгорании 500 г топлива выделилось 22 МДж теплоты. Что это за топливо? (44 МДж/кг) На сколько градусов нагреются 3 кг воды, если вся теплота, выделившаяся при полном сгорании 10 г спирта, пошла на её нагревание? (21, 40) Сколько спирта надо сжечь, чтобы изменить температуру воды массой 2 кг от 14 0 до 500 , если вся теплота, выделенная спиртом, пойдёт на нагревание воды? (11 г) Сколько дров необходимо сжечь для того, чтобы нагреть 50 л воды в железном котле массой 10 кг от 150 до 650 ? Потерями тепла пренебречь. (1, 1 кг) Сколько воды можно нагреть от 100 до 600 , сжигая 40 кг каменного угля, если КПД нагревателя 40%? Сколько воды можно нагреть кипятильником от 100 до кипения, сжигая 600 г берёзовых дров, если для нагревания воды пошло 25% теплоты, выделившейся при сжигании дров? (4 кг) В ущелье с высоты 250 м падает камень. Вследствие трения о воздух и удара о землю камень нагревается на 1, 5 градуса. Определите удельную теплоёмкость камня, считая, что лишь 50% энергии камня пошло на его нагревание. ( 817 Дж/кг*0 С) Смешали 6 кг воды при 420, 4 кг при 720 и 20 кг при 180. Определите температуру смеси. (300 С) В алюминиевый сосуд массой 45 г налили 150 г воды при температуре 20 0 С. В сосуд опустили цилиндр массой 200 г, температура которого 95 0 С, при этом температура воды повысилась до 300 С. Определите удельную теплоёмкость вещества, из которого изготовлен цилиндр. (516 Дж/кг* 0 С)

Графические задачи Задача. На графике представлено, как изменялась с течением времени температура воды массой 0, 1 кг, находившейся в начальный момент времени в кристаллическом состоянии при температуре – 100 °С, при постоянной мощности теплопередачи 100 Вт. Используя этот график, определите удельную теплоемкость льда, удельную теплоту плавления льда и удельную теплоемкость жидкой воды. Решение. График показывает, что сначала температура льда непрерывно повышалась и через 210 с достигла значения 0 °С. В этом интервале изменения температуры происходило нагревание льда. Количество переданной теплоты Q можно найти как произведение мощности P нагревателя на время t нагревания и как произведение удельной теплоемкости сл льда на массу m льда и изменение его температуры ΔT: Nt = cлmΔT. Отсюда удельная теплоемкость льда равна: c л = Nt mΔT = 100⋅210 0, 1⋅100  Дж/(кг⋅°С)=2100 Дж/(кг⋅°С). Затем в течение 333 с льду ежесекундно передавалось количество теплоты 100 Дж, но температура тающего льда и воды не изменилась ни на один градус, так как вся энергия расходовалась на плавление льда. Количество переданной теплоты Q можно найти как произведение мощности Р нагревателя на время t плавления и как произведение удельной теплоты плавления льда λ на массу m льда: Nt = λm. Отсюда удельная теплота плавления льда λ равна: λ= Nt m = 100⋅333 0, 1  Дж/кг=333 000 Дж/кг. После того как весь лед расплавился, температура жидкой воды за 418 с повысилась на 100 °С. Количество переданной в это время теплоты Q можно найти как произведение мощности N нагревателя на время t нагревания и как произведение удельной теплоемкости жидкой воды св на массу m воды и изменение ее температуры ΔT: Nt = свmΔT. Отсюда удельная теплоемкость воды равна: c в = Nt mΔT = 100⋅418 0, 1⋅100 =Дж/(кг⋅°С)=4180 Дж/(кг⋅°С).

Графические задачи Задача. На графике представлено, как изменялась с течением времени температура воды массой 0, 1 кг, находившейся в начальный момент времени в кристаллическом состоянии при температуре – 100 °С, при постоянной мощности теплопередачи 100 Вт. Используя этот график, определите удельную теплоемкость льда, удельную теплоту плавления льда и удельную теплоемкость жидкой воды. Решение. График показывает, что сначала температура льда непрерывно повышалась и через 210 с достигла значения 0 °С. В этом интервале изменения температуры происходило нагревание льда. Количество переданной теплоты Q можно найти как произведение мощности P нагревателя на время t нагревания и как произведение удельной теплоемкости сл льда на массу m льда и изменение его температуры ΔT: Nt = cлmΔT. Отсюда удельная теплоемкость льда равна: c л = Nt mΔT = 100⋅210 0, 1⋅100  Дж/(кг⋅°С)=2100 Дж/(кг⋅°С). Затем в течение 333 с льду ежесекундно передавалось количество теплоты 100 Дж, но температура тающего льда и воды не изменилась ни на один градус, так как вся энергия расходовалась на плавление льда. Количество переданной теплоты Q можно найти как произведение мощности Р нагревателя на время t плавления и как произведение удельной теплоты плавления льда λ на массу m льда: Nt = λm. Отсюда удельная теплота плавления льда λ равна: λ= Nt m = 100⋅333 0, 1  Дж/кг=333 000 Дж/кг. После того как весь лед расплавился, температура жидкой воды за 418 с повысилась на 100 °С. Количество переданной в это время теплоты Q можно найти как произведение мощности N нагревателя на время t нагревания и как произведение удельной теплоемкости жидкой воды св на массу m воды и изменение ее температуры ΔT: Nt = свmΔT. Отсюда удельная теплоемкость воды равна: c в = Nt mΔT = 100⋅418 0, 1⋅100 =Дж/(кг⋅°С)=4180 Дж/(кг⋅°С).

ЦОР. Коллекция анимаций и моделей

ЦОР. Коллекция видео

ЦОР. Коллекция схем, таблиц.