신체를 가열하는 데 필요한 열량을 계산하는 방법을 배우려면 먼저 열량에 의존하는 양을 설정합시다.
이전 단락에서 우리는 이 열량이 신체를 구성하는 물질의 유형(즉, 비열 용량)에 따라 달라진다는 것을 이미 알고 있습니다.
Q는 c에 의존합니다.
그러나 그것이 전부는 아닙니다.
주전자의 물을 가열하여 따뜻해지도록 하려면 오랫동안 가열하지 않을 것입니다. 그리고 물이 뜨거워지기 위해 더 오래 가열하겠습니다. 그러나 주전자가 히터와 오랫동안 접촉할수록 히터로부터 더 많은 열을 받게 됩니다. 결과적으로, 가열될 때 체온이 더 많이 변할수록 체온으로 전달되어야 하는 열의 양이 더 많아집니다.
신체의 초기 온도를 시작으로 하고 최종 온도를 경향으로 둡니다. 그러면 체온의 변화는 차이로 표현됩니다.
Δt = t 끝 – t 시작,
열량은 이 값에 따라 달라집니다.
Q는 Δt에 따라 달라집니다.
마지막으로, 예를 들어 2kg의 물을 가열하려면 1kg의 물을 가열하는 것보다 더 많은 시간(따라서 더 많은 열)이 필요하다는 것을 모두가 알고 있습니다. 이는 물체를 가열하는 데 필요한 열량이 해당 물체의 질량에 따라 다르다는 것을 의미합니다.
Q는 m에 따라 달라집니다.
따라서 열량을 계산하려면 몸체를 구성하는 물질의 비열 용량, 이 몸체의 질량 및 최종 온도와 초기 온도의 차이를 알아야 합니다.
예를 들어, 초기 온도가 20°C이고 최종 온도가 620°C인 경우 무게가 5kg인 철 부품을 가열하는 데 필요한 열량을 결정해야 합니다.
표 8에서 철의 비열 용량은 c = 460 J/(kg*°C)임을 알 수 있습니다. 즉, 철 1kg을 1°C로 가열하려면 460J가 필요합니다.
5kg의 철을 1°C로 가열하려면 5배 더 많은 열이 필요합니다(460J * 5 = 2300J).
철을 1°C가 아닌 Δt = 600°C로 가열하려면 600배 더 많은 열량이 필요합니다(예: 2300J * 600 = 1,380,000J). 정확히 동일한(모듈로) 양의 열이 방출되고 이 다리미가 620°C에서 20°C로 냉각될 때.
그래서, 물체를 가열하는 데 필요한 열량이나 냉각 중에 방출되는 열량을 찾으려면 물체의 비열 용량에 질량을 곱하고 최종 온도와 초기 온도의 차이를 곱해야 합니다.:
몸체가 가열되면 tcon > tstart이므로 Q > 0입니다. 몸체가 냉각되면 tcon< t нач и, следовательно, Q < 0.
1. 가열될 때 신체가 받는 열의 양은 질량과 온도 변화에 따라 달라짐을 보여주는 예를 들어보십시오. 2. 신체를 가열하는 데 필요한 열량이나 냉각 시 방출되는 열량을 계산하는 데 사용되는 공식은 무엇입니까?
(또는 열전달).
물질의 비열 용량.
열용량- 1도 가열했을 때 신체가 흡수하는 열량입니다.
신체의 열용량은 대문자 라틴 문자로 표시됩니다. 와 함께.
신체의 열용량은 무엇에 달려 있습니까? 우선, 질량에서. 예를 들어, 1kg의 물을 가열하려면 200g을 가열하는 것보다 더 많은 열이 필요하다는 것은 분명합니다.
물질의 종류는 어떻습니까? 실험을 해보자. 두 개의 동일한 용기를 가져와 그중 하나에 400g의 물을 붓고 다른 하나에는 400g의 식물성 기름을 붓고 동일한 버너를 사용하여 가열을 시작하겠습니다. 온도계 수치를 관찰하면 오일이 빠르게 가열되는 것을 볼 수 있습니다. 물과 기름을 같은 온도로 가열하려면 물을 더 오랫동안 가열해야 합니다. 그러나 물을 오랫동안 가열할수록 버너로부터 더 많은 열을 받습니다.
따라서 동일한 질량의 서로 다른 물질을 동일한 온도로 가열하려면 서로 다른 양의 열이 필요합니다. 신체를 가열하는 데 필요한 열량과 그에 따른 열용량은 신체를 구성하는 물질의 유형에 따라 달라집니다.
예를 들어, 1kg의 물의 온도를 1°C 높이려면 4200J에 해당하는 열이 필요하고, 같은 질량의 해바라기유를 1°C만큼 가열하려면 다음과 같은 열량이 필요합니다. 1700J가 필요합니다.
어떤 물질 1kg을 1℃만큼 가열하는데 필요한 열량을 나타내는 물리량을 물리량이라고 합니다. 비열 용량이 물질의.
각 물질은 라틴 문자 c로 표시되고 킬로그램당 줄(J/(kg °C))로 측정되는 고유한 비열 용량을 가지고 있습니다.
서로 다른 응집 상태(고체, 액체, 기체)에서 동일한 물질의 비열 용량이 다릅니다. 예를 들어, 물의 비열 용량은 4200 J/(kg °C)이고 얼음의 비열 용량은 2100 J/(kg °C)입니다. 고체 상태의 알루미늄은 비열 용량이 920 J/(kg - °C)이고, 액체 상태에서 - 1080 J/(kg - °C)입니다.
물은 비열 용량이 매우 높습니다. 따라서 여름에 뜨거워지는 바다와 바다의 물은 공기로부터 많은 양의 열을 흡수합니다. 덕분에 큰 수역 근처에 위치한 곳에서는 여름이 물에서 멀리 떨어진 곳만큼 덥지 않습니다.
본체를 가열하는 데 필요하거나 냉각 중에 본체에서 방출되는 열량을 계산합니다.
위에서부터 물체를 가열하는 데 필요한 열량은 물체를 구성하는 물질의 유형(즉, 비열 용량)과 물체의 질량에 따라 다르다는 것이 분명합니다. 열의 양은 체온을 몇도까지 올릴 것인지에 달려 있다는 것도 분명합니다.
따라서 몸체를 가열하는 데 필요하거나 냉각 중에 방출되는 열량을 결정하려면 몸체의 비열 용량에 질량을 곱하고 최종 온도와 초기 온도의 차이를 곱해야 합니다.
큐 = 센티미터 (티 2 - 티 1 ) ,
어디 큐- 열량, 씨- 비열 용량, 중- 체질량, 티 1 - 초기 온도, 티 2 - 최종 온도.
몸에 열이 오르면 ~ 2 > 티 1 따라서 큐 > 0 . 몸이 시원해지면 t 2i< 티 1 따라서 큐< 0 .
몸 전체의 열용량을 알면 와 함께, 큐다음 공식에 의해 결정됩니다.
Q = C(티 2 - 티 1 ) .
알려진 바와 같이, 다양한 기계적 공정 중에 기계적 에너지의 변화가 발생합니다. 여음. 기계적 에너지 변화의 척도는 시스템에 가해지는 힘의 작용입니다.
\(~\델타 W_(meh) = A.\)
열교환 중에 신체의 내부 에너지에 변화가 발생합니다. 열 전달 중 내부 에너지 변화의 척도는 열량입니다.
열량열 교환 과정에서 신체가 받는(또는 포기하는) 내부 에너지의 변화를 측정한 것입니다.
따라서 일과 열량은 모두 에너지 변화의 특징을 나타내지만 에너지와 동일하지는 않습니다. 그들은 시스템 자체의 상태를 특성화하지 않지만 상태가 변할 때 한 유형에서 다른 유형으로(한 신체에서 다른 신체로) 에너지 전환 과정을 결정하고 프로세스의 성격에 크게 의존합니다.
일과 열량의 주요 차이점은 일은 에너지가 한 유형에서 다른 유형으로(기계에서 내부로) 변환되는 것과 함께 시스템의 내부 에너지를 변경하는 과정을 특징으로 한다는 것입니다. 열의 양은 에너지 변환을 수반하지 않고 내부 에너지가 한 몸체에서 다른 몸체로(더 가열된 것에서 덜 가열된 것으로) 전달되는 과정을 특징으로 합니다.
경험에 따르면 신체 질량을 가열하는 데 필요한 열량이 중온도에 티 1 ~ 온도 티 2, 공식으로 계산
\(~Q = cm (T_2 - T_1) = cm \델타 T, \qquad (1)\)
어디 씨- 물질의 비열 용량;
\(~c = \frac(Q)(m (T_2 - T_1)).\)
비열 용량의 SI 단위는 킬로그램 켈빈당 줄(J/(kg K))입니다.
비열 씨는 1kg의 물체를 1K만큼 가열하기 위해 1kg의 물체에 전달되어야 하는 열량과 수치적으로 동일합니다.
열용량몸 씨 T는 체온을 1K 변화시키는 데 필요한 열량과 수치적으로 동일합니다.
\(~C_T = \frac(Q)(T_2 - T_1) = cm.\)
신체 열용량의 SI 단위는 켈빈당 줄(J/K)입니다.
일정한 온도에서 액체를 증기로 변화시키려면 일정량의 열을 소비해야 합니다.
\(~Q = Lm, \qquad (2)\)
어디 엘- 특정 기화열. 증기가 응축되면 동일한 양의 열이 방출됩니다.
결정체의 무게를 녹이기 위해 중녹는점에서 신체는 열의 양을 전달해야 합니다.
\(~Q = \lambda m, \qquad (3)\)
어디 λ - 비융합열. 신체가 결정화되면 동일한 양의 열이 방출됩니다.
연료 덩어리가 완전 연소되는 동안 방출되는 열의 양 중,
\(~Q = qm, \qquad (4)\)
어디 큐- 연소의 비열.
기화, 용융 및 연소의 비열의 SI 단위는 킬로그램당 줄(J/kg)입니다.
문학
Aksenovich L. A. 중등 학교 물리학 : 이론. 작업. 테스트: 교과서. 일반 교육을 제공하는 기관에 대한 수당. 환경, 교육 / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; 에드. K. S. 파리노. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - P. 154-155.
« 물리학 – 10학년
물질의 집합적인 변형은 어떤 과정에서 발생합니까?
물질의 응집 상태를 어떻게 바꿀 수 있습니까?
일을 하거나, 가열하거나, 반대로 냉각함으로써 신체의 내부 에너지를 변경할 수 있습니다.
따라서 금속을 단조할 때 작업이 완료되고 가열되는 동시에 금속이 불타는 불꽃으로 가열될 수 있습니다.
또한 피스톤이 고정되어 있으면(그림 13.5) 가열해도 가스의 부피가 변하지 않으며 작업이 수행되지 않습니다. 그러나 가스의 온도, 즉 내부 에너지가 증가합니다.
내부 에너지는 증가하거나 감소할 수 있으므로 열량은 양수일 수도 있고 음수일 수도 있습니다.
일을 하지 않고 한 몸에서 다른 몸으로 에너지를 전달하는 과정을 열교환.
열 전달 중 내부 에너지 변화의 정량적 측정을 열의 양.
열전달의 분자 사진.
물체 사이의 경계에서 열 교환이 진행되는 동안 천천히 움직이는 차가운 물체의 분자와 빠르게 움직이는 뜨거운 물체의 분자 사이의 상호 작용이 발생합니다. 결과적으로 분자의 운동에너지는 동일해지고 차가운 물체의 분자 속도는 증가하고 뜨거운 물체의 분자 속도는 감소합니다.
열 교환 중에 에너지는 한 형태에서 다른 형태로 변환되지 않으며, 더 가열된 몸체의 내부 에너지 중 일부는 덜 가열된 몸체로 전달됩니다.
열량과 열용량.
질량이 m인 물체를 온도 t 1에서 온도 t 2로 가열하려면 일정량의 열을 전달해야 한다는 것을 이미 알고 있습니다.
Q = cm(t 2 - t 1) = cm Δt. (13.5)
신체가 냉각되면 최종 온도 t 2 는 초기 온도 t 1 보다 낮아지고 신체에서 발산하는 열량은 음수가 됩니다.
식 (13.5)의 계수 c는 다음과 같습니다. 비열 용량물질.
비열- 이는 1kg 무게의 물질이 온도가 1K 변할 때 받아들이거나 방출하는 열량과 수치적으로 동일한 양입니다.
가스의 비열 용량은 열 전달이 발생하는 과정에 따라 달라집니다. 일정한 압력에서 가스를 가열하면 가스가 팽창하여 일을 합니다. 일정한 압력에서 기체를 1°C 가열하려면 기체가 가열되기만 하는 일정한 부피에서 가열하는 것보다 더 많은 열을 전달해야 합니다.
액체와 고체는 가열되면 약간 팽창합니다. 일정한 부피와 일정한 압력에서 비열 용량은 거의 다르지 않습니다.
비열의 기화열.
끓는 과정에서 액체를 증기로 변환하려면 일정량의 열이 전달되어야 합니다. 액체가 끓을 때 액체의 온도는 변하지 않습니다. 일정한 온도에서 액체가 증기로 변환되면 분자의 운동 에너지가 증가하지 않지만 상호 작용의 위치 에너지가 증가합니다. 결국 기체 분자 사이의 평균 거리는 액체 분자 사이의 거리보다 훨씬 큽니다.
일정한 온도에서 1kg의 액체를 증기로 전환시키는 데 필요한 열량과 수치적으로 동일한 양을 증기라고 합니다. 비열의 기화열.
액체의 증발 과정은 모든 온도에서 발생하며 가장 빠른 분자는 액체를 떠나 증발 중에 냉각됩니다. 증발 비열은 증발 비열과 같습니다.
이 값은 문자 r로 표시되며 킬로그램당 줄(J/kg)로 표시됩니다.
물의 증발 비열은 매우 높습니다: r H20 = 2.256 10 6 J/kg(온도 100 °C에서). 알코올, 에테르, 수은, 등유와 같은 다른 액체의 경우 증발 비열은 물의 비열보다 3-10배 적습니다.
질량이 m인 액체를 증기로 변환하려면 다음과 같은 열량이 필요합니다.
Qp = rm. (13.6)
증기가 응축되면 동일한 양의 열이 방출됩니다.
Q k = -rm. (13.7)
비융합열.
결정체가 녹을 때 공급되는 모든 열은 분자 간 상호 작용의 위치 에너지를 증가시키는 데 사용됩니다. 용융은 일정한 온도에서 일어나기 때문에 분자의 운동 에너지는 변하지 않습니다.
융점에서 1kg의 결정성 물질을 액체로 변환하는 데 필요한 열량과 수치적으로 동일한 값을 호출합니다. 비융합열문자 λ로 표시됩니다.
1kg의 물질이 결정화되면 녹는 동안 흡수되는 열량과 정확히 같은 양의 열이 방출됩니다.
얼음이 녹는 비열은 3.34 · 10 5 J/kg으로 상당히 높습니다.
“얼음의 융해열이 높지 않다면 봄에 얼음 덩어리 전체가 몇 분 또는 몇 초 안에 녹아야 할 것입니다. 열이 공기에서 얼음으로 지속적으로 전달되기 때문입니다. 그 결과는 끔찍할 것입니다. 결국 지금 상황에서도 대량의 얼음이나 눈이 녹으면 큰 홍수와 강한 물의 흐름이 발생합니다.” R. 블랙, XVIII 세기.
질량이 m인 결정체를 녹이려면 다음과 같은 열량이 필요합니다.
Qpl = λm. (13.8)
신체의 결정화 중에 방출되는 열의 양은 다음과 같습니다.
Q cr = -λm (13.9)
열 균형 방정식.
예를 들어, 용기 안의 물과 물 속으로 내려간 뜨거운 철구 사이의 열 교환과 같이 초기에 서로 다른 온도를 갖는 여러 몸체로 구성된 시스템 내의 열 교환을 고려해 보겠습니다. 에너지 보존의 법칙에 따르면 한 물체가 발산하는 열의 양은 다른 물체가 받는 열의 양과 수치적으로 동일합니다.
주어진 열의 양은 음의 것으로 간주되고, 받는 열의 양은 양의 것으로 간주됩니다. 따라서 전체 열량 Q1 + Q2 = 0입니다.
고립계의 여러 물체 사이에서 열교환이 일어난다면,
Q 1 + Q 2 + Q 3 + ... = 0. (13.10)
식 (13.10)은 다음과 같다. 열 균형 방정식.
여기서 Q 1 Q 2, Q 3은 신체가 받아들이거나 발산하는 열의 양입니다. 열 교환 과정에서 물질의 다양한 상 변형(용융, 결정화, 기화, 응축)이 발생하는 경우 이러한 열량은 공식 (13.5) 또는 공식 (13.6)-(13.9)로 표현됩니다.