Физика · конспекты
★0
Физика › 8 класс › Тепловые явления

Тема 10Количество теплоты

★★★
Термины темы — найди их в тексте:Количество теплотынагретьсяизменить агрегатное состояниеQ зависит от массымассы телаизменения его температурырода вещества

Внутреннюю энергию меняют работой или теплопередачей. Чтобы считать, сколько энергии передано при теплопередаче, вводят особую величину.

Определение

Количество теплоты — энергия, которую тело получает или отдаёт при теплопередаче. Обозначается QQ, измеряется в джоулях (Дж). Часто используют килоджоули и мегаджоули: 1 кДж=10001\ \text{кДж}=1000 Дж, 1 МДж=1061\ \text{МДж}=10^6 Дж.

Получив количество теплоты, тело может нагреться или изменить агрегатное состояние (расплавиться, испариться). Сейчас разберём нагревание.

От чего зависит Q при нагревании

Будем греть воду на одинаковых горелках: чем дольше греем, тем больше теплоты получила вода.

Опыт
  1. Нагреваем 100 г и 200 г воды на одинаковое число градусов. Двести граммов греть дольше — Q зависит от массы.
  2. Нагреваем одинаковые порции воды на 20 ∘C20\,{}^\circ\text{C} и на 40 ∘C40\,{}^\circ\text{C}. Второй нагрев дольше — Q зависит от изменения температуры.
  3. Нагреваем одинаковые массы воды и масла одно и то же время. Масло нагревается сильнее — Q зависит от рода вещества.
Слева: разные массы воды. Справа: одинаковые массы воды и маслаСлева: разные массы воды. Справа: одинаковые массы воды и масла
Слева: разные массы воды. Справа: одинаковые массы воды и масла Иллюстрация: light-fizika.ru
Закон

Количество теплоты, нужное для нагревания тела (и выделяющееся при его остывании), зависит от массы тела, изменения его температуры и рода вещества.

Почему так?

Больше масса — больше частиц, каждую надо «разогнать». Больше нагрев — каждую частицу надо разогнать сильнее. У разных веществ частицы разные и по-разному связаны друг с другом, поэтому на «разгон» уходит разная энергия.

Молекулы масла и воды устроены по-разномуМолекулы масла и воды устроены по-разному
Молекулы масла и воды устроены по-разному Иллюстрация: light-fizika.ru
Немного истории

Раньше теплоту измеряли в калориях (1 кал ≈ 4,19 Дж). Калории до сих пор пишут на упаковках продуктов: 1 ккал ≈ 4,19 кДж.

Образ для запоминания

Сколько тепла нужно? Задай три вопроса: сколько вещества? на сколько греть? что за вещество? Три ответа — три буквы будущей формулы: mm, Δt\Delta t, cc.

⚗ Мини-опыт

Проведите три опыта на одинаковых горелках: разная масса воды, разный нагрев, вода и масло. В каждом опыте определите, какой стакан приходится греть дольше.

▶ Симуляция PhET

На вкладке «Введение» поставьте на горелки воду и оливковое масло и нагревайте одинаково. Что нагревается быстрее?

Виды и преобразование энергийОткрыть ↗

Симуляция: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, лицензия CC BY-NC 4.0 (phet.colorado.edu); русский перевод интерфейса.

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1В каких единицах измеряют количество теплоты?
Количество теплоты — это энергия, а энергию измеряют в джоулях.
2Нагрели 1 кг и 3 кг воды на одинаковое число градусов. Какой порции понадобилось больше теплоты?
Количество теплоты пропорционально массе.
3Одинаковые массы воды и масла получили одинаковое количество теплоты. Что нагреется сильнее?
Чтобы нагреть масло на градус, нужно меньше теплоты, чем воду.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

  1. Переведите в джоули: 2,5 кДж.

    Ответ

    2500 Дж.

    Как получилось?

  2. Переведите в килоджоули: 0,4 МДж.

    Ответ

    400 кДж.

    Как получилось?

  3. Чтобы нагреть 1 кг воды на 10 ∘C10\,{}^\circ\text{C}, нужно 42 кДж. Сколько теплоты нужно, чтобы нагреть 3 кг воды на те же 10 ∘C10\,{}^\circ\text{C}?

    Ответ

    Масса в 3 раза больше — 3⋅42=1263\cdot42=126 кДж.

    Как получилось?

  4. Чтобы нагреть 1 кг воды на 10 ∘C10\,{}^\circ\text{C}, нужно 42 кДж. Сколько нужно, чтобы нагреть 1 кг воды на 20 ∘C20\,{}^\circ\text{C}?

    Ответ

    Нагрев в 2 раза больше — 84 кДж.

    Как получилось?

  5. Что сильнее нагреется на одинаковых горелках за одно время: 1 кг воды или 2 кг воды?

    Ответ

    1 кг воды.

    Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

  1. Чтобы нагреть 2 кг воды на 5 ∘C5\,{}^\circ\text{C}, нужно 42 кДж. Сколько теплоты нужно, чтобы нагреть 4 кг воды на 15 ∘C15\,{}^\circ\text{C}?

    Ответ

    Масса в 2 раза больше, нагрев в 3 раза больше: 42⋅2⋅3=25242\cdot2\cdot3=252 кДж.

    Как получилось?

  2. На упаковке шоколада указано 500 ккал. Сколько это джоулей?

    Ответ

    500⋅4,19≈2095500\cdot4{,}19\approx2095 кДж ≈2,1\approx2{,}1 МДж.

    Как получилось?

  3. Почему один и тот же чайник с водой закипает на одной и той же плите летом быстрее, чем зимой (если вода из-под крана)?

    Ответ

    Летом вода в трубах теплее — её нужно нагреть на меньшее число градусов, значит, нужно меньше теплоты.

    Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Количество теплоты
Энергия, которую тело получает или отдаёт при теплопередаче. QQ, Дж.
Количество теплоты зависит от
Массы тела, изменения температуры и рода вещества.
Калория
Старая единица теплоты: 1 кал ≈ 4,19 Дж.

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.