Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 0

Удельная теплоемкость вещества. расчет количества теплоты — спиши у антошки

Эффективность нагревателей

Мощность — это физическое определение скорости передачи или потребления энергии. Она равна отношению количества работы за определённый промежуток времени к этому периоду. Нагревательные устройства характеризуются по расходу электричества в киловаттах.

Для сопоставления энергий различного рода введена формула тепловой мощности: N = Q / Δ t, где:

  1. Q — количество теплоты в джоулях;
  2. Δ t — интервал времени выделения энергии в секундах;
  3. размерность полученной величины Дж / с = Вт.

В этом видео вы узнаете, как рассчитать количество теплоты:

Для оценки эффективности работы нагревателей используют коэффициент, указывающий на количество израсходованного по назначению тепла — КПД. Определяется показатель делением полезной энергии на затраченную, является безразмерной единицей и выражается в процентах. По отношению к разным частям, составляющим окружающую среду, КПД нагревателя имеет неравные значения. Если оценивать чайник как нагреватель воды, его эффективность составит 90%, а при использовании его в качестве отопителя комнаты коэффициент возрастает до 99%.

Объяснение этому простое: из-за теплообмена с окружением часть температуры рассеивается и теряется. Количество утраченной энергии зависит от проводимости материалов и других факторов. Можно рассчитать теоретически мощность тепловых потерь по формуле P = λ × S Δ T / h. Здесь λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м × К); S — площадь участка теплообмена, м²; Δ T — перепад температур на контролируемой поверхности, град. С; h — толщина изолирующего слоя, м.

Теплопоступления от нагретых поверхностей, не имеющих тепловой изоляции металлических стенок.

К таким поверхностям относят стенки баков, ванн с водой и иными нагретыми жидкостями и т.п. Обычно предполагают, что температура внешней поверхности стенки близка температуре жидкости, находящейся в ней. Температура жидкости обычно бывает задана технологической частью проекта.

Количество теплоты, поступающей с 1м2 нагретой поверхности, имеющей температуру tпов., в помещение с температурой воздуха tв, определяется как сумма потоков лучистого и конвективного тепла:

Qпов.(без тепловой изоляции) = αпов (tпов – tв), Вт/м2

где: αпов — коэффициент полного теплообмена между нагретой стенкой и помещением, Вт / (м2 × ºС).

Для натурных расчётов эту величину вычисляют по формуле:

где: εпрC — коэффициент приведённого излучения.

Для ржавых или окисленных стальных и окрашенных поверхностей коэффициентприведённого излучения может быть принят равным 4,7.

СО — степень черноты абсолютно чёрного тела, равная 5,78 Вт/(м2 × К).

В — температурный коэффициент равен:

B = 0,81 + 0,005(tпов  +  tв), ºС.

А — эмпирический коэффициент для вертикальных поверхностей, принимаемый по нижеприведённой таблице.

tпов, °C A
20 1,67
80 1,6
180 1,53
280 1,47
380 1,41
480 1,36
580 1,33
980 1,19

Для нагретых горизонтальных поверхностей, обращённых вверх, коэффициент А увеличивают на 30%, обращённых вниз – уменьшают на 30% против значений, приведённых в таблице.

Коэффициент полного теплообмена между нагретой стенкой и помещением может быть также определён по графику. На графике показана зависимость коэффициентов полного αпов., лучистого αл и конвективного αк теплообмена от температуры для вертикальной (1) и горизонтальной, обращённой вверх (2), поверхностей.

Теплопоступления от технологического оборудования cтоловой.

где: КО — коэффициент одновременности работы теплового оборудования;
для столовых КО — 0,8
для ресторанов и кафе КО — 0,7NМ — мощность установленного модулированного технологического оборудования, кВт.

Характеристика теплового оборудования предприятия общественного питания.

Тепловое оборудование Габариты оборудования Установочная мощность единицы оборудования, кВт Коэффициент загрузки оборудования КЗ
Секционное модулированное оборудование
Плиты: ПЭСМ — 4ш 840 x 840 x 860 18 0,65
ПЭСМ — 2к 420 x 840 x 860 3,8 0,65
Сковороды:
СЭСМ — 0.5 1470 x 840 x 860 13 0,65
СЭСМ — 0.2
Фритюрница ФЭСМ — 2
Котел КПЭСМ — 2 420 x 840 x 860 7,5 0,65
Шкаф ШЖЭСМ — 2 1050 x 840 x 860
840 x 800 x 1500
8,6
3,8
0,30
0,65

NН — установленная электрическая мощность не модулированного технологического оборудования, кВт;

Тепловое оборудование Габариты оборудования Установочная мощность единицы оборудования, кВт Коэффициент загрузки оборудования КЗ
Не модулированное оборудования
Варочный котел емкость, л:
40 5 0,3
60 6,8 0,3
125 8,5 0,3
Кипятильник емкость, л:
200 10 0,3
100 8,3 0,3
25 3,3 0,3

NР — установочная мощность электрического оборудования в раздаточном проеме, кВт;

Тепловое оборудование Габариты оборудования Установочная мощность единицы оборудования, кВт Коэффициент загрузки оборудования КЗ
Оборудование, расположенное в раздаточном проеме
Тепловая стойка СРТЭСМ 1470 x 840 x 860 2,0 0,50
Мармит МЭСМ-50 840 x 840 x 860 4,0 0,50

КЗ — коэффициент загрузки оборудования (см. таблицу);К1 —  коэффициент эффективности приточно-вытяжных локализирующих устройств для модулированного оборудования — 0,75;К2 — коэффициент эффективности локализирующих устройств для немодулированного оборудования:
для приточно-вытяжных локализирующих устройств — 0,75;
для завес — 0,45.

«Количество теплоты. Удельная теплоёмкость»

Количество теплоты

Изменение внутренней энергии путём совершения работы характеризуется величиной работы, т.е. работа является мерой изменения внутренней энергии в данном процессе. Изменение внутренней энергии тела при теплопередаче характеризуется величиной, называемой количествоv теплоты.

Количество теплоты – это изменение внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения работы.  Количество теплоты обозначают буквой Q.

Работа, внутренняя энергия и количество теплоты измеряются в одних и тех же единицах — джоулях (Дж), как и всякий вид энергии.

В тепловых измерениях в качестве единицы количества теплоты раньше использовалась особая единица энергии — калория (кал), равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия (точнее, от 19,5 до 20,5 °С). Данную единицу, в частности, используют в настоящее время при расчетах потребления тепла (тепловой энергии) в многоквартирных домах. Опытным путем установлен механический эквивалент теплоты — соотношение между калорией и джоулем: 1 кал = 4,2 Дж.

При передаче телу некоторого количества теплоты без совершения работы его внутренняя энергия увеличивается, если тело отдаёт какое-то количество теплоты, то его внутренняя энергия уменьшается.

Если в два одинаковых сосуда налить в один 100 г воды, а в другой 400 г при одной и той же температуре и поставить их на одинаковые горелки, то раньше закипит вода в первом сосуде. Таким образом, чем больше масса тела, тем большее количество тепла требуется ему для нагревания. То же самое и с охлаждением.

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела зависит еще и от рода вещества, из которого это тело сделано. Эта зависимость количества теплоты, необходимого для нагревания тела, от рода вещества характеризуется физической величиной, называемой удельной теплоёмкостью вещества.

Удельная теплоёмкость

Удельная теплоёмкость – это физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества для нагревания его на 1 °С (или на 1 К). Такое же количество теплоты 1 кг вещества отдаёт при охлаждении на 1 °С.

Удельная теплоёмкость обозначается буквой с. Единицей удельной теплоёмкости является 1 Дж/кг °С или 1 Дж/кг °К.

Значения удельной теплоёмкости веществ определяют экспериментально. Жидкости имеют большую удельную теплоёмкость, чем металлы; самую большую удельную теплоёмкость имеет вода, очень маленькую удельную теплоёмкость имеет золото.

Поскольку кол-во теплоты равно изменению внутренней энергии тела, то можно сказать, что удельная теплоёмкость показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 °С. В частности, внутренняя энергия 1 кг свинца при его нагревании на 1 °С увеличивается на 140 Дж, а при охлаждении уменьшается на 140 Дж.

Количество теплоты Q, необходимое для нагревания тела массой m от температуры t1°С до температуры t2°С, равно произведению удельной теплоёмкости вещества, массы тела и разности конечной и начальной температур, т.е.

Q = c ∙ m (t2 — t1

По этой же формуле вычисляется и количество теплоты, которое тело отдаёт при охлаждении. Только в этом случае от начальной температуры следует отнять конечную, т.е. от большего значения температуры отнять меньшее.

Это конспект по теме «Количество теплоты. Удельная теплоёмкость». Выберите дальнейшие действия:

  • Перейти к следующему конспекту:  «Уравнение теплового баланса»
  • Вернуться к списку конспектов по Физике
  • Посмотреть решение типовых задач на количество теплоты

Последние изменения

29.06.2020

Завершено исполнительное производство
№ 131403/19/59010-ИП от 24.09.2019

04.06.2020

Новое исполнительное производство
№ 67091/20/59010-ИП от 04.06.2020, сумма требований: 72 руб.

17.12.2019

Новое исполнительное производство
№ 176125/19/59010-ИП от 17.12.2019, сумма требований: 9 515 руб.

03.12.2019

Завершено исполнительное производство
№ 144755/19/59010-ИП от 17.10.2019

16.11.2019

Завершено исполнительное производство
№ 20201/19/59010-ИП от 11.02.2019

Завершено исполнительное производство
№ 21982/19/59010-ИП от 13.02.2019

Завершено исполнительное производство
№ 9480/19/59010-ИП от 21.01.2019

Завершено исполнительное производство
№ 130344/19/59010-ИП от 19.09.2019

Почему газ – лучший пример изменения внутренней энергии, и почему из-за этого школьники не любят физику

Выше мы описывали изменения термодинамических параметров металлического шарика. Они без специальных приборов не очень заметны, и читателю остается поверить на слово о происходящих с объектом процессах. Другое дело, если система – газ. Надавите на него – это будет видно, нагрейте – поднимется давление, опустите под землю – и это можно с легкостью зафиксировать. Поэтому в учебниках чаще всего в качестве наглядной термодинамической системы берут именно газ.

Но, увы, в современном образовании реальным опытам уделяется не так много внимания. Ученый, который пишет методическое пособие, отлично понимает, о чем идет речь. Ему кажется, что на примере молекул газа все термодинамические параметры будут нужным образом продемонстрированы. Но ученику, который только открывает для себя этот мир, скучно слушать про идеальную колбу с теоретическим поршнем. Если бы в школе существовали настоящие исследовательские лаборатории и на работу в них выделялись часы, все было бы по-другому. Пока, к сожалению, опыты только на бумаге. И, скорее всего, именно это становится причиной того, что люди считают данный раздел физики чем-то чисто теоретическим, далеким от жизни и ненужным.

Теплопоступление от солнечной радиации.

Для остекленных поверхностей

где: FO — площадь поверхности остекления, м2;qO — величина солнечной радиации в ккал/(м2 × ч) через 1 м2 поверхности остекления, зависящая от её ориентации по странам света;1,16 — переводной коэффициент из ккал/ч в Вт.

Солнечная радиация qo через остекленные поверхности в ккал / (м2 × ч) (при Ао  = 1)

Характеристика
остекленной
поверхности
Страны света и широты
Юг Юго-восток
и юго-запад
Восток
и запад
Северо-восток
и северо-запад
35° 45° 55° 65° 35° 45° 55° 65° 35° 45° 55° 65 35° 45° 55° 65
Окна с двойным
остеклением
(две рамы):
С деревянными
переплетами….
110 125 125 145 85 110 125 145 125 125 145 145 65 65 65 60
С металлическими
переплетами…..
Фонарь с двойным
вертикальным остеклением
прямоугольный тип Шеда):
140 160 160 180 110 140 160 180 160 160 180 180 80 80 80 80
С металлическими
переплетами…..
130 160 160 170 110 140 170 170 160 160 180 180 85 85 85 80
С деревянными
переплетами….
120 145 145 150 100 125 150 150 145 145 160 160 75 75 5 70

Примечание. Для остекленных поверхностей, ориентированных на север qO = 0 .

АО — коэффициент, зависящий от характеристики остекления.

Значение коэффициента АО.

Характеристика остекления АО
Остекление с одной рамой:
двойное 1,15
одинарное 1,45
Загрязнение стекла:
обычное 0,8
обычное 0,7
Забелка окон 0,6
Остекление с матовыми стеклами 0,4
Внешнее зашторивание окон 0,25

Для покрытий

где: FП — площадь поверхности покрытия, м2;qП — величина солнечной радиации в ккал / (м2 × ч) через 1 м2 поверхности покрытия.

Величина солнечной радиации в ккал / (м2 × ч) через 1 м2 поверхности покрытия

Характеристика покрытия и широта qП
При бесчердачном покрытии для широт:
35° 20
45° 18
55° 15
65° 12
При покрытии с чердаком для всех широт 5

КП — коэффициент теплопередачи покрытия должен быть не выше 0,8 ккал / (м2 × ˚С);1,16 — переводной коэффициент из ккал / ч в Вт.

Откуда берется тепло в процессе горения?

Сам по себе процесс сгорания топлива — это химическая, окислительная реакция. Большинство видов топлива содержит большое количество углерода С, водорода H, серы S и других веществ. Во время горения атомы C, H, и S соединяется с атомами кислорода О2, в результате чего получается молекулы СО, СО2, Н2О, SO2. При этом происходит выделение большого количества тепловой энергии, которую люди научились использовать в своих целях.

Рис. 1. Виды топлива: уголь, торф, нефть, газ.

Основной вклад в выделение тепла дает углерод C. Второй по количеству тепла вклад вносит водород H.

Рис. 2. Атомы углерода вступают в реакцию с атомами кислорода.

Где можно найти значения q

Информацию о величинах удельной теплоты сгорания для конкретных видов топлива можно найти в технических справочниках или в их электронных версиях на интернет-ресурсах. Обычно они приводятся в виде такой таблицы:

Удельная теплота сгорания, q

Вещество

МДж/кг

Вещество

МДж/кг

Торф

8,1

Дизельное топливо

42,7

Дрова

10,2

Керосин

44,0

Уголь бурый

15,0

Бензин

48,0

Уголь каменный

29,3

Пропан

47,5

Нефть

41,3

Метан

50,11

Ресурсы разведанных, современных видов топлива ограничены. Поэтому в будущем на смену им придут другие источники энергии:

  • атомные, использующие энергию ядерных реакций;
  • солнечные, преобразовывающие энергию солнечных лучей в тепло и электричество;
  • ветряные;
  • геотермальные, использующие тепло природных горячих источников.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали почему выделяется много тепла при горении топлива. Для вычисления количества тепла, выделяемого при сгорании некоторой массы m топлива, необходимо знать величину q — удельную теплоту сгорания этого топлива. Значения q определены экспериментально методами калориметрии и приведены в справочниках.

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕСОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «ФОРМУЛА ТЕПЛА»По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС7805535876

О компании:
ООО «ФОРМУЛА ТЕПЛА» ИНН 7805535876, ОГРН 1107847380442 зарегистрировано 13.11.2010 в регионе Санкт-Петербург по адресу: 198332, г Санкт-Петербург, проспект Ленинский, дом 78 КОРПУС 1 ЛИТЕР А, ПОМЕЩЕНИЕ 37-Н. Статус: Действующее. Размер Уставного Капитала 10 000,00 руб.

Руководителем организации является: Генеральный Директор — Карпенко Зинаида Юрьевна, ИНН . У организации 1 Учредитель. Основным направлением деятельности является «торговля оптовая специализированная прочая». На 01.01.2020 в ООО «ФОРМУЛА ТЕПЛА» числится 2 сотрудника.

Рейтинг организации: Низкий  подробнее
Должная осмотрительность (отчет) ?

Статус: ?
Действующее

Дата регистрации: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

?
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

13.11.2010

Среднесписочная численность работников: ?
01.01.2020 – 2 ↓ -0 (2 на 01.01.2019 г.)
Фонд оплаты труда / Средняя заработная плата Доступно в Премиум Доступе ?
Среднемесячная заработная плата в организации ниже среднемесячной заработной платы в регионе Санкт-Петербург по данным РОССТАТ. Подробнее…

ОГРН 
?
 
1107847380442   
присвоен: 13.11.2010
ИНН 
?
 
7805535876
КПП 
?
 
780701001
ОКПО 
?
 
69177114
ОКТМО 
?
 
40355000000

Реквизиты для договора 
?
 …Скачать

Проверить блокировку cчетов 
?

Контактная информация \u04… Посмотреть
?

Отзывы об организации 
?: 0   Написать отзыв

Юридический адрес: ?
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
198332, г Санкт-Петербург, проспект Ленинский, дом 78 КОРПУС 1 ЛИТЕР А, ПОМЕЩЕНИЕ 37-Н
получен 01.04.2020
зарегистрировано по данному адресу:
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
Руководитель Юридического Лица
 ?По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
Генеральный Директор
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

Карпенко Зинаида Юрьевна

ИНН ?

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

действует с По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
13.11.2010

Учредители ? ()
Уставный капитал: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
10 000,00 руб.

100%

Карпенко Зинаида Юрьевна
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

10 000,00руб., 13.11.2010 , ИНН

Основной вид деятельности: ?По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
46.7 торговля оптовая специализированная прочая

Дополнительные виды деятельности:

Единый Реестр Проверок (Ген. Прокуратуры РФ) ?

Реестр недобросовестных поставщиков: ?
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

не числится.

Данные реестра субъектов МСП: ?

Критерий организации   По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
Микропредприятие

Налоговый орган ?
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
Межрайонная Инспекция Федеральной Налоговой Службы №22 По Санкт-Петербургу
Дата постановки на учет: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
07.03.2012

Регистрация во внебюджетных фондах

Фонд Рег. номер Дата регистрации
ПФР 
?
 
088026035062
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
11.03.2012
ФСС 
?
 
782403544178041
По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
31.03.2019

Уплаченные страховые взносы за 2018 год (По данным ФНС):

Коды статистики

ОКАТО 
?
 
40279000000
ОКОГУ 
?
 
4210011
ОКОПФ 
?
 
12300
ОКФС 
?
 
24

Финансовая отчетность ООО «ФОРМУЛА ТЕПЛА» (по данным РОССТАТ) ?

 ?

Финансовый анализ отчетности за 2019 год
Коэффициент текущей ликвидности:

>2

Коэффициент капитализации:

Рентабельность продаж (ROS):
Подробный анализ…

Основные показатели отчетности за 2019 год (по данным ФНС):
Сумма доходов: — 8 247 000,00 руб.

↓ -2.36 млн.
(10 608 000,00 руб. за 2018 г.)

Сумма расходов: — 8 151 000,00 руб.

↓ -1.97 млн.
(10 122 000,00 руб. за 2018 г.)

Уплаченные налоги за 2018 г.:По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
— налог на добавленную стоимость: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
231 475,00 руб.По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
— налог на прибыль: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС
72 324,00 руб.

В качестве Поставщика:

,

на сумму

В качестве Заказчика:

,

на сумму

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

Судебные дела ООО «ФОРМУЛА ТЕПЛА» ?

найдено по ИНН: По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

найдено по наименованию (возможны совпадения): По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

Исполнительные производства ООО «ФОРМУЛА ТЕПЛА»
?

найдено по наименованию и адресу (возможны совпадения): По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

По данным портала ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС

Лента изменений ООО «ФОРМУЛА ТЕПЛА»
?

Не является участником проекта ЗАЧЕСТНЫЙБИЗНЕС ?

Расчет тепловой мощности

Выполнить точные вычисления по системе отопления затруднительно для неспециалиста, но упрощённые способы позволяют рассчитать показатели неподготовленному человеку. Если производить расчеты «на глаз», может получиться, что мощности котла или нагревателя не хватает. Или, наоборот, из-за избытка вырабатываемой энергии придётся пускать тепло «на ветер».

Способы самостоятельной оценки характеристик отопления:

  1. Использование норматива из проектной документации. Для Московской области применяется величина 100-150 Ватт на 1 м². Площадь, подлежащая обогреву, умножается на ставку — это и будет искомый параметр.
  2. Применение формулы расчета тепловой мощности: N = V × Δ T × K, ккал/час. Обозначения символов: V — объём комнаты, Δ T — разница температур внутри и снаружи помещения, K — коэффициент пропускания тепла или рассеивания.
  3. Опора на укрупнённые показатели. Метод похож на предыдущий способ, но используется для определения тепловой нагрузки многоквартирных зданий.

Значения коэффициента рассеивания берут из таблиц, пределы изменения характеристики от 0,6 до 4. Примерные величины для упрощённого расчёта:

Материал стен К-т пропускания тепла
Неутепленный металлопрофиль 3―4
Доска 50 мм 2,5―3,5
Кладка в 1 кирпич с минимальной изоляцией 2―3
Стандартное перекрытие, двери и окна, перегородка в 2 блока 1―2
Стеклопакеты, керамитовый контур с теплоизолом 0,6―0,9

Пример расчета тепловой мощности котла для помещения 80 м² с потолком 2,5 м. Объём 80 × 2,5 = 200 м³. Коэффициент рассеивания для дома типовой постройки 1,5. Разница между комнатной (22°С) и наружной (минус 40°С) температурами составляет 62°С. Применяем формулу: N = 200 × 62 × 1,5 = 18600 ккал/час. Перевод в киловатты осуществляется делением на 860. Результат = 21,6 кВт.

Формула расчета теплоты при изменении температуры

Элементарное количество теплоты обозначим как

Обратим внимание,
что элемент тепла, которое получает (отдает) система при малом изменении ее состояния не является полным дифференциалом.
Причина этого состоит в том, что теплота является функцией процесса изменения состояния системы

Элементарное количество тепла, которое сообщается системе, и температура при этом меняется от Tдо T+dT, равно:

где C – теплоемкость тела. Если рассматриваемое тело однородно, то формулу (1) для количества теплоты можно представить как:

где – удельная теплоемкость тела, m – масса тела,
— молярная теплоемкость,
– молярная масса вещества,
– число молей вещества.

Если тело однородно, а теплоемкость считают независимой от температуры, то количество теплоты
(), которое получает тело при увеличении его температуры на величину
можно вычислить как:

где t 2 , t 1 температуры тела до нагрева и после

Обратите внимание, что температуры при нахождении разности
() в расчетах можно подставлять как в градусах Цельсия, так и в кельвинах

Физика8 класс

На практике часто пользуются тепловыми расчётами. Например, при строительстве зданий необходимо учитывать, какое количество теплоты должна отдавать зданию вся система отопления. Следует также знать, какое количество теплоты будет уходить в окружающее пространство через окна, стены, двери.

Покажем на примерах, как нужно вести простейшие расчёты.

Итак, необходимо узнать, какое количество теплоты получила при нагревании медная деталь. Её масса 2 кг, а температура увеличивалась от 20 до 280 °С. Вначале по таблице 1 определим удельную теплоёмкость меди см = 400 Дж / кг • °С ). Это означает, что на нагревание детали из меди массой 1 кг на 1 °С потребуется 400 Дж. Для нагревания медной детали массой 2 кг на 1 °С необходимо в 2 раза большее количество теплоты — 800 Дж. Температуру медной детали необходимо увеличить не на 1 °С, а на 260 °С, значит, потребуется в 260 раз большее количество теплоты, т. е. 800 Дж • 260 = 208 000 Дж.

Чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяемое им при охлаждении, следует удельную теплоёмкость умножить на массу тела и на разность между конечной и начальной температурами.

Если обозначить массу m, разность между конечной (t2) и начальной (t1) температурами — t2 — t1 получим формулу для расчёта количества теплоты:

Q = cm(t2 — t1).

Пример 1. В железный котёл массой 5 кг налита вода массой 10 кг. Какое количество теплоты нужно передать котлу с водой для изменения их температуры от 10 до 100 °С?

При решении задачи нужно учесть, что оба тела — и котёл, и вода — будут нагреваться вместе. Между ними происходит теплообмен. Их температуры можно считать одинаковыми, т. е. температура котла и воды изменяется на 100 °С — 10 °С = 90 °С. Но количества теплоты, полученные котлом и водой, не будут одинаковыми. Ведь их массы и удельные теплоёмкости различны.

Запишем условие задачи и решим её.

Нагревание воды в котелке

Пример 2. Смешали воду массой 0,8 кг, имеющую температуру 25 °С, и воду при температуре 100 °С массой 0,2 кг. Температуру полученной смеси измерили, и она оказалась равной 40 °С. Вычислите, какое количество теплоты отдала горячая вода при остывании и получила холодная вода при нагревании. Сравните эти количества теплоты.

Запишем условие задачи и решим её.

Мы видим, что количество теплоты, отданное горячей водой, и количество теплоты, полученное холодной водой,равны между собой. Это не случайный результат. Опыт показывает, что если между телами происходит теплообмен, то внутренняя энергия всех нагревающихся тел увеличивается на столько, на сколько уменьшается внутренняя энергия остывающих тел.

При проведении опытов обычно получается, что отданная горячей водой энергия больше энергии, полученной холодной водой. Это объясняется тем, что часть энергии передаётся окружающему воздуху, а часть энергии — сосуду, в котором смешивали воду. Равенство отданной и полученной энергий будет тем точнее, чем меньше потерь энергии допускается в опыте. Если подсчитать и учесть эти потери, то равенство будет точным.

Вопросы

  1. Что нужно знать, чтобы вычислить количество теплоты, полученное телом при нагревании?
  2. Объясните на примере, как рассчитывают количество теплоты, сообщённое телу при его нагревании или выделяющееся при его охлаждении.
  3. Напишите формулу для расчёта количества теплоты.
  4. Какой вывод можно сделать из опыта по смешиванию холодной и горячей воды? Почему на практике эти энергии не равны?

Упражнение 8

  1. Какое количество теплоты требуется для нагревания воды массой 0,1 кг на 1 °С?
  2. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагревания: а) чугунного утюга массой 1,5 кг для изменения его температуры на 200 °С; б) алюминиевой ложки массой 50 г от 20 до 90 °С; в) кирпичного камина массой 2 т от 10 до 40 °С.
  3. Какое количество теплоты выделилось при остывании воды, объём которой 20 л, если температура изменилась от 100 до 50 °С?
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации