Количество теплоты единицы количества теплоты кратко
Обновлено: 03.07.2024
Внутренняя энергия тела — это не постоянная величина. Она может изменяться двумя способами: путем совершения работы и путем теплопередачи. Работа может совершаться как над телом, так и самим телом. В первом случае это будет приводить к увеличению внутренней энергии, а во втором — к ее уменьшению.
Без совершения работы работы изменить внутреннюю энергию тела можно путем теплопередачи. В этом случае переход энергии от одних тел к другим может осуществляться теплопроводностью, конвекцией или излучением. Здесь у нас появляется новое определение — количество теплоты. С помощью него мы сможем говорить о количестве этой переданной энергии.
Количество теплоты — это энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.
Чтобы научиться в дальнейшем вычислять количество теплоты, нам нужно установить зависимость от других единиц. Этим мы с вами и займемся в данном уроке.
Зависимость количества теплоты от массы тела
Проведем опыт. У нас есть две одинаковых горелки и два одинаковых сосуда. В один сосуд мы нальем $1 \space кг$ воды, а в другой — $2 \space кг$ воды (рисунок 1). Начальная температуры воды в двух сосудах одинакова.
Начнем нагревать воду в сосудах. Через какое-то время (например, 3 минуты) мы увидим, что вода в сосудах нагрелась неодинаково. Измерим температуру термометром. Получим, что во втором сосуде вода нагрелась на меньшее количество градусов, чем в первом. При этом оба сосуда получали равное количество теплоты.
Значит, количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела, зависит от его массы.
Чем больше масса тела, тем большее количество теплоты необходимо затратить, чтобы изменить его температуру на одно и то же число градусов.
Если мы рассмотрим обратный процесс — охлаждение, то увидим такую же зависимость. При остывании тело передает окружающим предметам тем большее количество теплоты, чем больше его масса.
Зависимость количества теплоты от разности температур
Теперь возьмем два сосуда с водой одинаковой массы. Но в одном сосуде вода будет иметь комнатную температуру, а во втором — уже подогрета. Опустим термометры в оба сосуда и начнем нагревать воду до $100 \degree C$ (рисунок 2).
Через некоторое время, мы увидим, что вода во втором (заранее подогретом) сосуде достигла заданной температуры быстрее.
Значит, количество теплоты, переданное первому сосуду с водой, меньше, чем второму.
Те же наблюдения мы можем провести, нагревая воду в обычном чайнике. Чтобы просто подогреть воду, нам потребует меньше времени, чем для закипания воды в чайнике. В первом случае будет передано меньшее количество теплоты, чем во втором.
Итак, мы можем сказать, что количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от того, на сколько градусов нагревается тело.
Количество теплоты зависит от разности температур тела.
Зависимость количества теплоты от рода вещества
А что будет, если мы будем сравнивать количество теплоты, затраченное на нагревание разных веществ? До этого в наших опытах мы нагревали одинаковую воду в двух сосудах. Давайте проверим.
В первый сосуд нальем воду массой $1 \space кг$, а во второй — керосин массой $1 \space кг$. Горелки, на которых будем нагревать сосуды, одинаковые. Начальные температуры воды и керосина тоже одинаковы. Начнем нагревать эти сосуды (рисунок 3).
Через какое-то время (возьмем 3 минуты) зафиксируем температуры веществ в обоих сосудах. Окажется, что керосин будет иметь более высокую температуру, чем вода. При этом отметим, что обе жидкости получили равное количество теплоты.
Значит, для нагревания двух разных веществ до одной и той же температуры требуется разное количество теплоты. В нашем случае для нагрева керосина потребуется меньшее количество теплоты, чем для воды.
Необходимое количество теплоты для нагревания тела зависит от того, из какого вещества оно состоит, т.е. от рода вещества.
Количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела (или выделяемое при остывании) зависит от массы этого тела, от изменения его температуры и рода вещества.
Единицы количества теплоты
Количество теплоты обозначается буквой $Q$.
Т.к. количество теплоты — это очередной вид энергии, измеряется оно так же в джоулях ($Дж$), килоджоулях ($кДж$) и мегаджоулях ($МДж$):
$1 \space кДж = 1 000 \space Дж$,
$1 \space МДж = 1 000 000$,
$1 \space Дж = 0.001 \space кДж$,
$1 \space МДж = 0.000001 \space Дж$.
В ходе истории количество теплоты начали измерять задолго до появления понятия энергии в физике. Поэтому существует еще одна единица измерения количества теплоты — калория (кал) или килокалория (ккал). Слово происходит от латинского калор — тепло, жар.
Дадим определение этой единице.
Калория — это количество теплоты, которое необходимо для нагревания $1 \space г$ воды на $1 \degree C$.
$1 \space ккал = 1 000 \space кал$.
$1 \space кал = 4.19 \space Дж \approx 4.2 \space Дж$,
$1 \space ккал = 4 190 \space Дж \approx 4 200 \space Дж \approx 4.2 \space кДж$.
$1 \space Дж = 0.239 \space кал \approx 0.24 \space кал$,
$1 \space Дж = 0.000239 \space ккал \approx 0.00024 \space ккал$.
Познакомившись с явлением теплопередачи, стоит задаться вопросом: можно ли измерить количество теплоты? О том, что такое количество теплоты, мы поговорим на этом уроке. Также, мы познакомимся с единицами измерения количества теплоты.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Количество теплоты. Единицы количества теплоты"
На прошлых уроках мы уже изучили способы теплопередачи, затронув при этом такое понятие, как количество теплоты. Это количество можно вычислить, если знать все необходимые данные. Итак, попытаемся разобраться, от чего зависит количество теплоты. Не трудно догадаться, что, в первую очередь, имеет значение количество вещества, которое мы собираемся нагреть. Разумеется, 100 г воды закипит быстрее, чем целый чайник или кастрюля. Значит, количество теплоты, необходимое для нагревания тела увеличивается, если увеличивается масса.
Заметим также, что есть разница, нагревать воду до кипения (то есть до 100 о С при нормальных условиях) или просто подогреть для умывания (то есть до 30 о С — 40 о С). Поэтому, количество теплоты, конечно же, зависит от разности начальной и конечной температуры тела.Чем больше эта разность, тем большее количество теплоты понадобится для нагревания.
Вспомним предыдущие уроки: разные тела нагревались быстрее или медленнее от одного и того же источника. Это происходило из-за того, что разные материалы по-разному нагреваются. Следовательно, необходимое количество теплоты зависит и от самого вещества, из которого тело состоит.
Из этого можно сделать вывод, что количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела зависит от массы этого тела, от изменения температуры и от рода вещества. Заметим также, что тело может и остывать, как, например, обогреватель, который только что выключили из сети. Однако, выделяемое количество теплоты будет зависеть от тех же величин (что вполне логично, т.к. выделение телом тепла — это нагревание окружающей среды, а энергия, как мы помним, не пропадает и не появляется). Количество теплоты — это некое количество тепловой энергии, поэтому единицей измерения количества теплоты является джоуль:
Перед этой единицей измерения, как и перед любой другой могут использоваться десятичные приставки:
Существует и другая единица измерения количества теплоты — это калория. Дело в том, что измерять количество теплоты начали ещё до того, как появилось понятие энергии. Калорией называется количество теплоты, необходимое для нагревания 1 г воды на 1 о С.
Итак, мы узнали, что количество теплоты зависит от трёх параметров: массы, разности температур и вещества. По какой формуле рассчитывается количество теплоты, мы узнаем чуть позже. Однако, у нас уже достаточно знаний, чтобы проанализировать некоторые ситуации.
1. На плите готовили ужин, в результате чего, конфорка нагрелась до 300 о С. Можно ли утверждать, что при остывании конфорка передаст помещению, с комнатной температурой большее количество теплоты, чем люди, сидящие в этом помещении?
Нет. Несмотря на то, что температура конфорки значительно выше, чем температура человеческого тела, её масса значительно меньше, чем масса одного человека, не говоря уже о нескольких. Кроме того, конфорка металлическая, а люди — нет.
2. В раковину уронили кусок льда, который раскололся на два кусочка льда: большой и маленький. Можно ли утверждать, какой из них растает быстрее?
Итак, изначально это был один кусок льда, а, значит, оба кусочка состоят из одного и того же вещества и обладают одной и той же температурой. Под словами большой и маленький, мы подразумеваем объём. Т.к. плотности обоих кусочков одинаковы, то большей массой обладает большой кусок. Поэтому, быстрее растает маленький кусок льда.
1. Что такое количество теплоты?
Количеством теплоты. называется энергия, которую тело получает или теряет при теплопередаче.
2. Как зависит количество теплоты от изменения температуры тела?
Количество теплоты тем больше, чем больше изменение температуры.
3. От каких величин зависит количество теплоты?
Количество теплоты получаемое или отдаваемое телом зависит не только от изменения температуры тела, но также от его вещества и массы.
Смотрим формулу: Q = cm(t2-t1)
4. Почему нельзя только по изменению температуры тела судить о полученном им количестве теплоты?
Тела различной массы или различного состава при одинаковом изменении температуры получают либо отдают различное количество теплоты.
5. Как зависит количество теплоты от массы тела?
а) Надо взять два тела, различающихся только лишь по массе, и нагреть их на одно и то же число градусов.
Чем больше масса тела, тем большее количество теплоты надо затратить при нагревании.
б) Надо взять два тела, различающихся только лишь по массе, и нагреть их до одной и той же температуры.
При остывании (за одно и тоже время) тело с большей массой тела, выделит больше тепла, чем тело с меньшей массой.
6. Опишите опыт, показывающий, что количество теплоты зависит от рода вещества, из которого состоит тело.
Есть два тела одинаковой массы и находящихся при одинаковой температуре, но из разных материалов.
Одновременно начнем нагревать их в течение некоторого времени одинаковыми источниками тепла.
Тела получили равное количество теплоты.
Затем измерим температуры каждого тела - изменение их температур будет различно.
Значит количество теплоты зависит от рода вещества тела.
7. Какими единицами измеряют внутреннюю энергию и количество теплоты?
Как и всякий вид энергии, внутреннюю энергию и количество теплоты измеряют в джоулях (Дж).
Кроме того используется кратная единица килоджоуль (кДж).
1 кДж = 1000 Дж
Старая единица измерения — калория.
Калория — это количество теплоты, нужное для нагрева 1 г воды на 1 градус Цельсия.
1 Кал = 4,19 Дж.
В данном уроке рассматривается понятие количества теплоты.
Если до этого момента мы рассматривали общие свойства и явления, связанные с теплом, энергией или их передачей, то теперь пришло время познакомиться с количественными характеристиками этих понятий. А точнее, ввести понятие количества теплоты. На этом понятии будут основаны все дальнейшие расчеты, связанные с преобразованиями энергии и теплотой.
Читайте также: