Уравнение теплового баланса 10 класс презентация

Количество теплоты
презентация к уроку по физике (10 класс) по теме

Дополнение к уроку физика 10 класс

Скачать:

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Количество теплоты Теплота состоит во внутреннем движении материи… М.В. Ломоносов

Количество теплоты при нагревании и охлаждении Q=cm(t 2 -t 1 )

Количество теплоты при плавлении и кристаллизации Q пл =  m Q кр = —  m

Количество теплоты при парообразовании и конденсации Q п = rm Q к =- rm

Уравнение теплового баланса Q 1 +Q 2 +Q 3 +…=0

Нагревание тела Нагревание жидкости Плавление Кипение Нагревание пара Т,К t,с

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Конспект урока обобщения и систематизации знаний по теме: «Количество теплоты. Фазовые переходы»

Материалы к уроку физики по теме «Тепловые процессы. Фазовые переходы» будут использоваться на уроке при повторении и систематизации материала, совершенствовании практических умений и.

8 класс Количество теплоты. Контр. работа

Контрольная работа включает темы: «Удельная теплоемкость вещества», «Энергия топлива». Работа содержит 4 варианта по 4 задания.

Тема урока: «Расчёт количества теплоты при плавлении и кристаллизации тел».

Тема урока: «Расчёт количества теплоты при плавлении и кристаллизации тел».Цель урока: Рассмотреть особенности процессов плавления и кристаллизации тел.Задачи урока: 1. Объясни.

Количество теплоты, выделяемое проводником с током.

Это разработка открытого урока в 8 классе по одноименной теме.

« Количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива»

Методическая разработка урока в 8 классе по теме » Количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива».

Количество теплоты. Единицы количества теплоты. Удельная теплоемкость. Расчет количества теплоты. 8 класс

Количество теплоты. Единицы количества теплоты. Удельная теплоемкость. Расчет количества теплотыЦели урока:Обучающая:ввести понятие количества теплоты, удельной теплоемкости.обосновать зависимос.

Урок по теме «Количество теплоты. Единицы количества теплоты»

конспект по теме «Количество теплоты. Единицы количества теплоты» + презентация + проверочная работа для программы «Айрен».

Презентация к уроку по физике «Уравнение теплового баланса» 10 класс

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

«Актуальность создания школьных служб примирения/медиации в образовательных организациях»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Описание презентации по отдельным слайдам:

Уравнение теплового баланса.

Уравнение теплового баланса- это суммарное количества теплоты, которое выделяется в теплоизолированной системе равно суммарному количеству теплоты, которое в этой системе поглощается.

Тепловой баланс- это сопоставление прихода и расхода теплоты в различных тепловых процессах.

В технике тепловой баланс используется для анализа тепловых процессов, осуществляющихся в паровых котлах, печах, тепловых двигателей и т.д. Тепловой баланс составляется в единицах энергии (джоулях, калориях) или в % общего количества теплоты приходящихся на единицу выпускаемой продукции, на 1 ч работы, на период времени или на 1 кг израсходованного вещества.

В научных исследованиях тепловым балансном пользуются при решении многих астрофизических, геофизических, химических, биологических и других проблем.
Тепловой баланс рассчитывается на основе физических теплот, участвующих в процессе веществ, и тёплое соответствующих химических реакций.
Для сложных процессов таловому балансу предшествует построение материального баланса, т.е. сопоставление прихода и расхода масс веществ в этом процессе; при этом тепловой баланс установки часто получается как сумма тепловых балансов аппаратов, составляющих эту установку.
Различают тепловые балансы расчётные и экспериментальные, составленные по данным тепловых испытаний.

Уравнение теплового баланса помогает нам решить задачи независимо от количества тел, участвующих в теплообмене, и независимо от способов передачи тепла.
Уравнение теплового баланса связывает количество теплоты, полученное одним телом, и количество теплоты, отданное другим телом при теплообмене. При этом в теплообмене могут участвовать не два тела, а три и более: Q1 + Q2 + Q3 + … = 0

Уравнение теплового баланса – это закон сохранения энергии для процессов теплообмена в термоизолированных системах. Оно даёт возможность определить те или иные величины.
В частности, значения удельной теплоёмкости веществ определяют из уравнения теплового баланса.

В более старших классах используется следующее определение «уравнения теплового баланса»: Если в изолированной системе тел не происходит никаких превращений энергии кроме теплообмена, то количество теплоты, отданное телами, внутренняя энергия которых уменьшается, равно количеству теплоты, полученному телами, внутренняя энергия которых увеличивается. При этом суммарная энергия системы не изменяется«. А также используется другая формула уравнения (с учетом интегральной формы Первого начала термодинамики):

Закон сохранения энергии в тепловых процессах

Закон сохранения энергии в тепловых процессах выполняется при нагревании тел за счёт энергии, выделяющейся при сгорании топлива. Топливо — это природный газ, дрова, уголь, нефть. При его сгорании происходит химическая реакция окисления — атомы углерода соединяются с атомами кислорода, содержащимися в воздухе, и образуется молекула оксида углерода (углекислого газа) С02. При этом выделяется энергия.
При сгорании различного топлива одинаковой массы выделяется разное количество теплоты. Например, хорошо известно, что природный газ является энергетически более выгодным топливом, чем дрова. Это значит, что для получения одного и того же количества теплоты, масса дров, которые нужно сжечь, должна быть существенно больше массы природного газа. Следовательно, различные виды топлива с энергетической точки зрения характеризуются величиной, называемой удельной теплотой сгорания топлива.

Презентация по физике «Количество теплоты. Уравнение теплового баланса»(10 класс)

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

«Актуальность создания школьных служб примирения/медиации в образовательных организациях»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Описание презентации по отдельным слайдам:

Количество теплоты. Уравнение теплового баланса.
Федоров А.М. – учитель физики Кюкяйской СОШ Сунтарского улуса Республики Саха

Количество теплоты
Если закрепить поршень, то объём газа при нагревании не меняется и работа не совершается. Но температура газа и его внутренняя энергия возрастают. Внутренняя энергия может увеличиваться и уменьшаться, поэтому количество теплоты может быть положительным и отрицательным.
Процесс передачи энергии от одного тела другому без совершения работы называют теплообменом.
Количественную меру изменения внутренней энергии при теплообмене называют количеством теплоты.

Теплообмен
200°С
20°С
При теплообмене на границе между телами происходит взаимодействие медленно движущихся молекул холодного тела с быстро движущимися молекулами горячего тела. В результате кинетические энергии молекул выравниваются и скорости молекул холодного тела увеличиваются, а горячего уменьшаются.
При теплообмене не происходит превращения энергии из одной формы в другую, часть внутренней энергии более нагретого тела передаётся менее нагретому телу.
Вспоминаем три вида теплопередачи:
1.
2.
3.
Привести примеры.

Количество теплоты и теплоемкость
Вaм ужe извecтнo, чтo для нaгpeвaния тeлa мaccoй т oт тeмпepaтуpы t1 дo тeмпepaтуpы t2 нeoбxoдимo пepeдaть eму кoличecтвo тeплoты:
Q = cm(t2 — t1) = cm Δt. (1)
Пpи ocтывaнии тeлa eгo кoнeчнaя тeмпepaтуpa t2 oкaзывaeтcя мeньшe нaчaльнoй тeмпepaтуpы t1 и кoличecтвo тeплoты, oтдaвaeмoй тeлoм, oтpицaтeльнo.
Koэффициeнт c в фopмулe нaзывaют удeльнoй тeплoёмкocтью вeщecтвa.
Удeльнaя тeплoёмкocть — этo вeличинa, чиcлeннo paвнaя кoличecтву тeплoты, кoтopую пoлучaeт или oтдaёт вeщecтвo мaccoй 1 кг пpи измeнeнии eгo тeмпepaтуpы нa 1 K.
Удeльнaя тeплoёмкocть гaзoв зaвиcит oт тoгo, пpи кaкoм пpoцecce ocущecтвляeтcя тeплoпepeдaчa. Ecли нaгpeвaть гaз пpи пocтoяннoм дaвлeнии, тo oн будeт pacшиpятьcя и coвepшaть paбoту.
Для нaгpeвaния гaзa нa 1 °C пpи пocтoяннoм дaвлeнии eму нужнo пepeдaть бoльшee кoличecтвo тeплoты, чeм для нaгpeвaния eгo пpи пocтoяннoм oбъёмe, кoгдa гaз будeт тoлькo нaгpeвaтьcя. Жидкиe и твёpдыe тeлa pacшиpяютcя пpи нaгpeвaнии нeзнaчитeльнo. Иx удeльныe тeплoёмкocти пpи пocтoяннoм oбъёмe и пocтoяннoм дaвлeнии мaлo
paзличaютcя.

Удельная теплота парообразования.
Для превращения жидкости в пар в процессе кипения необходима передача ей определённого количества теплоты. Температура жидкости при кипении не меняется. Превращение жидкости в пар при постоянной температуре не ведёт к увеличению кинетической энергии молекул, но сопровождается увеличением потенциальной энергии их взаимодействия. Ведь среднее расстояние между молекулами газа много больше, чем между молекулами жидкости.
Величину, численно равную количеству теплоты, необходимой для превращения при постоянной температуре жидкости массой 1 кг в пар, называют удельной теплотой парообразования.
Эту величину обозначают буквой r и выражают в джоулях на килограмм (Дж/кг).
Для превращения жидкости массой m в пар требуется количество теплоты, равное:
Qп = rm. (2)
При конденсации пара происходит выделение такого же количества теплоты:
Qк = -rm. (3)

Удельная теплота плавления.
При плавлении кристаллического тела всё подводимое к нему тепло идёт на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул. Кинетическая энергия молекул не меняется, так как плавление происходит при постоянной температуре.
Величину, численно равную количеству теплоты, необходимой для превращения кристаллического вещества массой 1 кг при температуре плавления в жидкость, называют удельной теплотой плавления и обозначают буквой λ.
При кристаллизации вещества массой 1 кг выделяется точно такое же количество теплоты, какое поглощается при плавлении.
Для того чтобы расплавить кристаллическое тело массой m, необходимо количество теплоты, равное:
Qпл = λm. (4)

Количество теплоты, выделяемой при кристаллизации тела, равно:
Qкр = -λm. (5)

Уравнение теплового баланса.
Рассмотрим теплообмен внутри системы, состоящей из нескольких тел, имеющих первоначально различные температуры, например теплообмен между водой в сосуде и опущенным в воду горячим железным шариком. Согласно закону сохранения энергии количество теплоты, отданной одним телом, численно равно количеству теплоты, полученной другим.
Отданное количество теплоты считается отрицательным, полученное количество теплоты — положительным. Поэтому суммарное количество теплоты Q1 + Q2 = 0.
Если в изолированной системе происходит теплообмен между несколькими телами, то
Q1 + Q2 + Q3 + . = 0.
Уравнение называется уравнением теплового баланса.
Здесь Q1, Q2, Q3 — количества теплоты, полученной или отданной телами. Эти количества теплоты выражаются формулой (1) или формулами (2)—(5), если в процессе теплообмена происходят различные фазовые превращения вещества (плавление, кристаллизация, парообразование, конденсация).

Упражнения
В алюминиевой кастрюле массой 1,5 кг находится 5 кг воды при температуре 20 °С . Найти количество теплоты, необходимое для нагревания воды до температуры кипения. Передачей тепла в окружающую среду пренебречь.
Решение:
Для нагревания алюминиевой кастрюли нужно:

Для нагревания воды нужно:

Всего нужно передать:
Массы воды и кастрюли даны в условии, удельные теплоемкости можно найти в таблице. Вода должна нагреться от до кипения, то есть до . Кастрюля нагревается вместе с водой, поэтому изменение ее температуры будет таким же:
Осталось подставить численные данные и найти ответ.

Упражнения
2. В чашке находится горячий чай при температуре 95 °С. Масса чая – 150 г. Определите массу холодной воды, которую нужно долить в чашку с чаем, чтобы понизить температуру чая до 60 °С. Температура холодной воды – 5 °С. Теплоемкость чая считать равной теплоемкости воды, потерями тепла пренебречь.
Решение:
Почему чай будет остывать? Мы долили в чашку холодную воду, поэтому чай будет отдавать тепло, его температура будет уменьшаться . Вода будет получать тепло, ее температура будет увеличиваться. В некоторый момент температура воды станет равной температуре чая, теплообмен прекратится. В условии сказано, что потерями тепла можно пренебречь, значит, все тепло, которое отдал чай, получит вода.
Чай отдал , вода получила .

Тогда . Q чая и воды имеют противоположные знаки.

Упражнения
Воду массой 100 г при температуре 12 °С поместили в калориметр, где находился лёд при температуре -5 °С. После установления теплового равновесия температура льда повысилась до 0 °С, но масса льда не изменилась. Пренебрегая потерями тепла, оцените, чему была равна начальная масса льда в калориметре. Удельная теплоёмкость льда равна 2100 Дж/(кг • К), удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг • К).
2. Для охлаждения лимонада массой 200 г в него бросают кубики льда при 0 °С. Масса каждого кубика 8 г. Первоначальная температура лимонада 30 °С. Сколько целых кубиков надо бросить в лимонад, чтобы установилась температура 15 °С? Тепловые потери не учитывайте. Удельная теплоёмкость лимонада такая же, как у воды. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг • К), удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.
3. В сосуд с водой опущена трубка. По трубке через воду пропускают пар при температуре 100 °С. Вначале масса воды увеличивается, но в некоторый момент, масса воды перестаёт увеличиваться, хотя пар по-прежнему пропускают. Первоначальная масса воды 230 г, а её первоначальная температура 0 °С. На сколько увеличилась масса воды? Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг • К), удельная теплота парообразования воды 2300 кДж/кг.

Домашнее задание
В воду объёмом 1 л, температура которой 20 °С, бросают кусок железа массой 100 г, нагретый до 500 °С. При этом температура воды повышается до 24 °С и некоторое количество её обращается в пар. Определите массу обратившейся в пар воды.
2. К чайнику с кипящей водой подводится ежесекундно энергия, равная 1,13 кДж. Определите скорость истечения пара из носика чайника, площадь поперечного сечения которого равна 1 см2. Плотность водяного пара считайте равной 1 кг/м3.
3. Определите массу снега, который растает при температуре 0 °С под колёсами автомобиля, если автомобиль буксует в течение 20 с, а на буксовку идёт 50% всей мощности? Мощность автомобиля 1,7 • 104 Вт, удельная теплота плавления льда 3,3 • 105 Дж/кг.
4. Свинцовая пуля массой 0,01 кг, летящая горизонтально со скоростью 500 м/с, попадает в неподвижный стальной кубик массой 90 г, лежащий на гладком горизонтальном столе. Чему будет равна температура обоих тел после удара? Удар считайте абсолютно неупругим, температура пули в момент удара 30 °С, кубика — 20 °С. Потерями тепла можно пренебречь. Удельная теплоёмкость свинца 126 Дж/кг • К), стали — 460 Дж/(кг • К).