Открытый урок по физике по теме: «Количество теплоты. Единицы измерения количества теплоты. Удельная теплоемкость вещества»

                                                          КРАТКОСРОЧНЫЙ ПЛАН по физике

Раздел долгосрочного планирования: Тепловые явления	Школа: КГУ«Большенарымский сельский лицей»
Дата:	Ф.И.О. учителя: Нечаева Надежда Семёновна
Класс: 8	Участвовали:  —   . Не участвовали: -
Тема урока	Количество теплоты. Единицы количества теплоты. Удельная теплоемкость вещества.
Цели обучения, которые помогает достичь целей данного урока	8.3.2.5 — определять количество теплоты, полученной или отданной в процессе теплопередачи;                                                                                             8.3.2.6 — объяснять физический смысл удельной теплоемкости
Цель урока	Все учащиеся  будут знать определение количества  теплоты , удельной теплоёмкости вещества, их  единицы измерения, формулу количества теплоты, полученной или отданной в процессе теплопередачи, проделывать опыт и делать вывод                                                                                             Большинство учащихся будут выражать любые физические величины, входящие в формулу количества теплоты, через другие величины, решать задачи на определение количества теплоты, необходимого для нагревания тела и выделяемого при его охлаждении,  Некоторые учащиеся будут применять формулу  при решении  задачи на  определение количества теплоты при нагревании, на ,определение массы, удельной теплоёмкости,  составлять задачи на применение формулы количества теплоты
Критерии оценки	Знание и понимание : Знают определение количества  теплоты , удельной теплоёмкости вещества, их  единицы измерения, проделывают опыт, делают вывод по опыту. Применение: Применяют формулу количества теплоты, полученной или отданной в процессе теплопередачи  , применяют приставки для перевода внесистемных единиц  в систему СИ                                                                                         Анализ: Обосновывают свои решения, составляют новые задания
Языковые цели	-использовать устное комментирование хода решения задач. -проводить систематическую работу на правильность и точность определений физических терминов; -учащиеся будут  использовать в устной речи термины физики: количество теплоты, удельная теплоёмкость , Дж, кДж,МДж  -применять полезные фразы: Количеством теплоты называется…. , Удельная теплоёмкость вещества это……., Чтобы  вычислить количество теплоты полученное водой при нагревании, нужно воспользоваться формулой…… Чтобы перевести в  систему СИ КДж, нужно…..
Привитие ценностей	Уважение к своей  Родине, согласие, сотрудничество и открытость, через работу в группах; ответственность при  взаимооценивании, формирование таких качеств личности, как гражданская активность, организованность, трудолюбие, дисциплинированность и аккуратность.
Межпредметная связь	Химия (выделение теплоты при прохождении химических реакций), математика( выражение из пропорции одной физической величины через другие физические величины)
Предшествующие знания.	— виды теплопередачи, внутренняя энергия,

 

Ход урока

Запланированные этапы урока	Виды упражнений, запланированных на урок:		Ресурсы
Начало урока                                                                   Середина урока	I. Организационный момент. Эмоциональный настрой учащихся на урок – стратегия «Круг радости» — учащиеся встают в круг и говорят пожелания на урок  соседу слева.   II. Актуализация пройденного материала  1 гр Дифференцированные задания «Стратегия- Верю, не верю»  (Графический диктант) (индивидуальная работа)       Самопроверка  по листу ответов   2 гр   Стратегия « Восстанови логическую цепочку»   (Самопроверка  по листу ответов) 3 гр Стратегия « Ты мне , я тебе» -Вопросы задаются по кругу Взаимопроверка  по листу ответов   Проверяют по кругу  каждый учащийся друг друга. ( Оценивание по  образцу листа ответов))                                                                                  Записать тему урока Целеполагание ( учащиеся вместе с учителем выполняют целеполагание)   З( что я знаю про  количество теплоты) Х (Хочу узнать)   У(Узнал)       Заполним таблицу ЗХУ ( 1 и 2 ст)           III. Изучение новой темы: Стратегия «Исследование». Изобразите на плакате свои решения, сформулируйте этапы исследования ( групповая  работа)  расскажите о своём исследовании по постеру.                                                                               Оценка выполнения задания: 2 звезды и одно пожелание		Карточки с заданиями                               приложение 1 Лист ответов                        ( приложение 1-а)                                    Приложение 2  (Лист ответов- Приложение 2-а) (        ( приложение 2-б )                                    (Лист ответов Приложение № 2-в)                                          Карточки с заданиями                                Сборник  формативного оценивания       (Приложение 3)
Конец урока (3 мин)	З( что я знал про дроби) Х (Хотел узнать)   У(Узнал)       Рефлексия IV Итог работы: Стратегия : Таблица ЗХУ ( индивидуальная работа) Заполнить 3 ст
	По итогам заполнения контрольного листа, учитель осуществляет обратную связь посредством комментария. Контрольный  лист выдается учащимся. VI. Домашняя работа: 1) Выучить формулы и определения  из пар 8,  2) Подготовить задания на применение изученных формул и физических величин в пар 8
Дифференциация  -каким способом вы хотите больше оказывать поддержку                 (Стратегия задания «  Верю, не верю», «Восстанови логическую цепочку», 3 гр Стратегия « Ты мне , я тебе» -Вопросы задаются по кругу  « стратегия-Исследование» – по типу задания)		Оцените, как вы планируете проверить уровень освоения учебного материала учащихся? ( по критериям, сравнение с образцом, контрольный лист, похвала)	Охрана здоровья и соблюдение техники безопасности                                          ( эмоциональный настрой, образование дифференцированных групп)

                                                    

 

 

 

 

                                              

                                 

 

 

 

 

 

                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                            Приложение № 1

Задание 1: Сратегия- Верю, не верю( Графический диктант)

1) При теплопроводности перенос вещества осуществляется от более нагретого участка  тела к менее нагретому участку.

2) При теплопроводности перенос  тепла осуществляется от более нагретого участка  тела к менее нагретому участку.

3) При конвекции  тепло переносится самими струями жидкости и газа.

4) При  излучении тепло от источника переносится самими струями жидкости и газа.

5) При излучении тепло от источника переносится с помощью электромагнитной волны

Дескриптор:

Обучающийся правильно определяет верные и неверные утверждения, правильно изображает  графический диктант

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                    

 

                                                 

                                  Приложение № 1-а ( лист ответов)

Графический диктант:

              _^^_^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2 : Восстановите  пропущенные слова или выражения( Логическая цепочка)

 1)  При теплопроводности перенос ……осуществляется от …… нагретого участка  тела к …… нагретому участку.

 2) При излучении …… от источника переносится в пространство с помощью ……….

3) При ……. тепло переносится самими …… жидкости и газа.

 4)   При ……тепло  от источника переносится в ……..с помощью электромагнитных волн

5) При конвекции тепло переносится ……….

Дескриптор: Правильно записал все пропущенные слова или выражения

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2(а)

1)  При теплопроводности перенос тепла осуществляется от более нагретого участка тела к менее нагретому участку.

 2) При излучении тепло  от источника переносится в пространство с помощью электромагнитных волн.

3) При  конвекции  тепло переносится самими струями жидкости и газа.

 4)   При излучении тепло  от источника переносится в пространство.с помощью электромагнитных волн.

5) При конвекции тепло переносится  самими струями жидкости и газа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2-б

Перечень вопросов на актуализацию знаний

1. Дайте определение теплопроводности
2. Дайте определение конвекции
3. Дайте определение излучения
4. Дайте определение внутренней энергии                                            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2(в)

1.  Теплопроводностью называется такой вид теплопередачи, при котором перенос тепла осуществляется от более нагретого участка тела к менее нагретому участку.
2.  Конвекцией называется такой вид теплопередачи, при котором тепло переносится самими струями  жидкости или газа.  
3. Излучением называется такой вид теплопередачи, при  котором энергия  переносится с помощью электромагнитных волн.
4. Сумму кинетической энергии теплового движения и потенциальной энергии взаимодействия всех молекул тела называют  внутренней энергией этого тела.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                          Приложение 3

Задания  группам: Гр А: Прочитайте пошаговую инструкцию

1)Запишите все, что вы знаете про количество теплоты.

2) Проведите опыт: Возьмите два одинаковых алюминиевых сосуда, в один сосуд налить 50 г воды, а в другой 100 г воды при одной и той же температуре, поставьте их на одинаковые горелки, в каком сосуде раньше  закипит вода?

 3)В учебнике найдите формулу количества теплоты, просмотрите пример на применение этой формулы, найдите единицы измерения количества теплоты,  её обозначение

 

4) В учебнике найдите  определение , единицу измерения , объясните физический смысл  удельной теплоёмкости вещества, просмотрите таблицу удельных теплоёмкостей веществ

5)Решите  простейшую задачу на вычисление количества теплоты по формуле:

Задача: Вычислите количество теплоты при нагревании алюминиевой кастрюли массой 800 г на 2 , если с _ал=920 Дж/кг. Ответ запишите в кДж.

Дескриптор:- ученик правильно записывает определение количества теплоты,

 — Проводит опыт и делает вывод

 —  в учебнике находит формулу количества теплоты, просматривает пример на применение этой формулы,

— Находит  определение удельной теплоёмкости вещества, единицу измерения уд. теплоёмкости вещества, объясняет её физический смысл.

— правильно решает простейшую задачу на вычисление количества теплоты по формуле                  -переводит Дж в КДж                                                

Гр В: Прочитайте пошаговую инструкцию

1)Запишите все, что вы знаете про  количество теплоты

2) Проведите опыт: Нагрейте в одном сосуде 50 г воды от 20 до 50 , а в другом сосуде 50 г  воды от 20 до 100 . В каком сосуде вода нагрелась быстрее?

3) В учебнике найдите формулу количества теплоты, просмотрите пример на применение этой формулы

4)В учебнике найдите  определение , единицу измерения , объясните физический смысл  удельной теплоёмкости вещества, просмотрите таблицу удельных теплоёмкостей веществ

 5) решите задачу на вычисление удельной теплоёмкости вещества из формулы количества теплоты. Задача: На нагревание алюминиевой кастрюли массой 800 г на 5  потрачено 3680 Дж. Вычислите удельную теплоёмкость алюминия.

Дескриптор :ученик  записывает определение внутренней энергии и  количества теплоты,

 — Проводит опыт и делает вывод

 — ученик в учебнике находит формулу количества теплоты, просматривает пример на применение этой формулы,

-ученик находит  определение, единицу измерения , объясняете физический смысл  удельной теплоёмкости вещества.

— ученик выражает удельную теплоёмкости вещества из формулы количества теплоты            -ученик решает задачу на вычисление удельной теплоёмкости вещества из формулы количества теплоты

 

Гр С: Вопросы для исследования:

1) Запишите все, что вы знаете про внутреннюю энергию и про  количество теплоты.   2)Проделайте опыт:  Налейте в один сосуд 100 г воды, а в другой такой же сосуд нальем немного воды и опустим такое металлическое тело, чтобы их общая масса в сосуде была 100 г , убедимся , что начальная температура в обоих сосудах одинаковая. Будем нагревать оба сосуда на одинаковых горелках, измерьте температуру в каждом сосуде через 3 минуты после включении горелок.  Что произошло? Сделайте вывод.

3) В учебнике найдите формулу количества теплоты, просмотрите примеры на применение этой формулы

4) В учебнике найдите определение удельной теплоёмкости вещества и изменение температуры, единицу измерения уд.теплоёмкости вещества, просмотрите таблицу удельных теплоёмкостей веществ

5) Решите задачу на вычисление массы нагреваемого вещества из формулы количества теплоты. Задача: Алюминиевый сосуд некоторой массы нагрели на 3, при этом было потрачено 2208 Дж теплоты. Вычислите массу сосуда, если с _ал=920 Дж/кг. Ответ запишите в граммах.

6) Составьте задачу на вычисление количества теплоты, выделяемого при охлаждении вещества.                                                                                                                            Дескриптор : ученик  записывает определение внутренней энергии и  количества теплоты,

— Проводит опыт и делает вывод

 —  в учебнике находит формулу количества теплоты, просматривает примеры на применение этой формулы.

—  находит  определение удельной теплоёмкости вещества и изменение температуры , единицу измерения уд.теплоёмкости вещества, объясняете физический смысл  удельной теплоёмкости вещества.

-выражает физическую величину масса из формулы количества теплоты.                                                                                                                

— ученик решает задачу на вычисление массы  нагреваемого  вещества из формулы количества теплоты, переводит массу в граммы                                                                                                                                                                 – ученик  составляет задачу на вычисление количества теплоты, выделяемого при охлаждении вещества.                                                                                                                            

 

 

 

 

                                                          

                                           

                                               

                                                     Приложение №4

Контрольный лист, лист ответов

Фамилия, имя учащихся группы__________________________________________

Тема:________________________       дата:_____________________________

Номер и тип задания	ответ	Выполнил менее половины задания	Выполнил все задание, допустив 1-2 ошибки	Выполнил все задание верно
1 гр-Задание 2	1,472 КДж	Ф. и                         Ф.и                        Ф.и
2гр-Задание 2:	920 Дж/ кг	Ф.и Ф.и Ф.и
3гр-Задание 3:	800 г	Ф. и Ф.и Ф.и
Итог урока

Рекомендации учителя:____________________________________________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Учитель:                                      Нечаева Н. С.

                                                  

                                                        

 

  

 

 

Приложение 5

 

                                                   Лист самоконтроля

Фамилия, имя учащегося__________________________________________

Тема:________________________       дата:_____________________________

Номер и тип задания	Выполнил менее половины задания	Выполнил все задание, допустив 1-2 ошибки	Выполнил все задание верно
Задание 1 Задание 3
Задание 1 Задание 3
Задание 1 Задание 3
Итог урока

Рекомендации учителя:____________________________________________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Учитель:                                      Нечаева Н. С.

                                                  

                                                        

 

  

З( что я знал про дроби)	Х (Хотел узнать)	У(Узнал)

                                         Таблица  ЗХУ

 

 

 

Количество теплоты: формула, расчет

 

Что быстрее нагреется на плите – чайник или ведро воды? Ответ очевиден – чайник. Тогда второй вопрос – почему?

Ответ не менее очевиден – потому что масса воды в чайнике меньше. Отлично. А теперь вы можете проделать самостоятельно самый настоящий физический опыт в домашних условиях. Для этого вам понадобится две одинаковые небольшие кастрюльки, равное количество воды и растительного масла, например, по пол-литра и плита. На одинаковый огонь ставите кастрюльки с маслом и водой. А теперь просто наблюдайте, что быстрее будет нагреваться. Если есть градусник для жидкостей, можно применить его, если нет, можно просто пробовать температуру время от времени пальцем, только осторожно, чтобы не обжечься. В любом случае вы вскоре убедитесь, что масло нагревается значительно быстрее воды. И еще один вопросик, который тоже можно реализовать в виде опыта. Что быстрее закипит – теплая вода или холодная? Все снова очевидно – теплая будет на финише первой. К чему все эти странные вопросы и опыты? К тому, чтобы определить физическую величину, называемую «количеством теплоты».

Количество теплоты

Количество теплоты – это энергия, которую тело теряет или приобретает при теплопередаче. Это понятно и из названия. При остывании тело будет терять некое количество теплоты, а при нагревании – поглощать. А ответы на наши вопросы показали нам, от чего зависит количество теплоты? Во-первых, чем больше масса тела, тем большее количество теплоты надо затратить на изменение его температуры на один градус. Во-вторых, количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от того вещества, из которого оно состоит, то есть от рода вещества. И в-третьих, разность температур тела до и после теплопередачи также важна для наших расчетов. Исходя из всего вышесказанного, мы можем определить количество теплоты формулой:

Q=cm(t_2-t_1 )  ,

где Q – количество теплоты,
m – масса тела,
(t_2-t_1 ) – разность между начальной и конечной температурами тела,
c – удельная теплоемкость вещества, находится из соответствующих таблиц.

По этой формуле можно произвести расчет количества теплоты, которое необходимо, чтобы нагреть любое тело или которое это тело выделит при остывании.

Измеряется количество теплоты в джоулях (1 Дж), как и всякий вид энергии. Однако, величину эту ввели не так давно, а измерять количество теплоты люди начали намного раньше. И пользовались они единицей, которая широко используется и в наше время – калория (1 кал). 1 калория – это такое количество теплоты, которое потребуется для нагреванияь 1 грамма воды на 1 градус Цельсия. Руководствуясь этими данными, любители подсчитывать калории в съедаемой пище, могут ради интереса подсчитать, сколько литров воды можно вскипятить той энергией, которую они потребляют с едой в течение дня.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Излучение: сущность, опыт, энергия
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspУдельная теплоёмкость: расчет количества теплоты

Количество теплоты — материалы для подготовки к ЕГЭ по Физике

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: количество теплоты, удельная теплоёмкость вещества, уравнение теплового баланса.

Как мы знаем, одним из способов изменения внутренней энергии является теплопередача (теплообмен). Предположим, что тело участвует в теплообмене с другими телами, и при этом не совершается механическая работа — ни самим телом, ни другими телами над этим телом.

Если в процессе теплообмена внутренняя энергия тела изменилась на величину , то говорят, что тело получило соответствующее количество теплоты: .

Если при этом величина отрицательна, т.е. тело отдавало энергию, то говорят также, что тело отдавало тепло. Например, вместо формально верной, но несколько нелепой фразы «тело получило —5 Дж тепла» мы скажем: «тело отдало 5 Дж тепла».

Удельная теплоёмкость вещества

Предположим, что в процессе теплообмена агрегатное состояние вещества тела не изменяется (не происходит плавление, кристаллизация, парообразование или конденсация). Начальную температуру тела обозначим , конечную температуру — .

Опыт показывает, что количество теплоты, полученное телом, прямо пропорционально массе тела и разности конечной и начальной температур:

Коэффициент пропорциональности c называется удельной теплоёмкостью вещества тела. Удельная теплоёмкость не зависит от формы и размеров тела. Удельные теплоёмкости различных веществ можно найти в таблицах.

Введя обозначение , получим также:

Чтобы понять физический смысл удельной теплоёмкости, выразим её из последней формулы:

Мы видим, что удельная теплоёмкость численно равна количеству теплоты, которое необходимо для нагревания 1кг данного вещества на (или, что то же самое, на ). Измеряется удельная теплоёмкость в Дж/(кг·C) или в Дж/(кг·K).

Чем больше удельная теплоёмкость вещества, тем большее количество теплоты требуется для нагревания тела данной массы на заданное количество градусов.

В задачах часто фигурируют вода и лёд. Их удельные теплоёмкости желательно помнить.

Вода: Дж/(кг·C).
Лёд: Дж/(кг·C).

Произведение удельной теплоёмкости вещества на массу тела называется теплоёмкостью тела и обозначается :

Соответственно, для количества теплоты имеем:

Уравнение теплового баланса

Рассмотрим два тела (обозначим их 1 и 2), которые образуют замкнутую систему. Это означает, что данные тела могут обмениваться энергией только друг с другом, но не с другими телами. Считаем также, что механическая работа не совершается — внутренняя энергия тел меняется только в процессе теплообмена.

Имеется фундаментальный закон природы, подтверждаемый всевозможными экспериментами — закон сохранения энергии. Он гласит, что полная энергия замкнутой системы тел не меняется со временем.

В данном случае закон сохранения энергии утверждает, что внутренняя энергия нашей системы будет оставаться одной и той же: . Если изменение внутренней энергии первого тела равно , а изменение внутренней энергии второго тела равно , то суммарное изменение внутренней энергии будет равно нулю:

Но — количество теплоты, полученное первым телом в процессе теплообмена; аналогично — количество теплоты, полученное вторым телом в процессе теплообмена. Стало быть,

(1)

Попросту говоря, сколько джоулей тепла отдало одно тело, ровно столько же джоулей получило второе тело. Так как система замкнута, ни один джоуль наружу не вышел. Соотношение (1) называется уравнением теплового баланса. В общем случае, когда тел образуют замкнутую систему и обмениваются энергией только с помощью теплопередачи, из закона сохранения энергии с помощью тех же рассуждений получаем общее уравнение теплового баланса:

(2)

В качестве простого примера применения уравнения теплового баланса рассмотрим следующую задачу.

Смешали г воды при температуре и г воды при температуре . Найти установившуюся температуру смеси.

Обозначим искомую установившуюся температуру через . Запишем уравнение теплового баланса (1):

где — удельная теплоёмкость воды. Раскрываем скобки и находим:

Физика. Количество теплоты | Частная школа. 8 класс

Конспект по физике для 8 класса «Количество теплоты». ВЫ УЗНАЕТЕ: Как найти изменение внутренней энергии тела. Что такое количество теплоты. От чего зависит количество теплоты. Каковы единицы количества теплоты.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике

---

Количество теплоты

Внутреннюю энергию тела можно изменить путём совершения работы и путём теплопередачи.

ИЗМЕНЕНИЕ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ

В физике принято изменение любой физической величины обозначать греческой буквой Δ (читается «дельта»). Поэтому изменение внутренней энергии тела записывается следующим образом:
ΔU = U₂ – U₁,
где U₁ — начальная внутренняя энергия тела, a U₂ — конечная внутренняя энергия тела (после изменения).

Изменение внутренней энергии может принимать как положительное, так и отрицательное значение.

Если внутренняя энергия тела изменилась за счёт совершённой работы, то изменение внутренней энергии равно совершённой работе А. Если же изменение произошло за счёт теплопередачи, то для характеристики этого процесса вводится понятие количество теплоты.

КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ

Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количеством теплоты. Количество теплоты принято обозначать буквой Q.

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ

Нагреем на двух одинаковых горелках два одинаковых сосуда с водой массой 100 г и 200 г соответственно. Начальная температура воды в обоих сосудах одинакова. Опыт показывает, что по прошествии некоторого промежутка времени температура воды во втором сосуде увеличится на меньшее число градусов, хотя оба сосуда получают одинаковое количество теплоты. Следовательно, количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела до заданной температуры, зависит от массы тела.

Итак, чем больше масса тела, тем большее количество теплоты надо затратить, чтобы изменить его температуру на одно и то же значение.

При остывании тело передаёт окружающим предметам тем большее количество теплоты, чем больше его масса.

Если мы хотим подогреть воду в сосуде так, чтобы она стала тёплой (например, до температуры 40 ºС), нам потребуется меньше времени, чем для того, чтобы эту воду вскипятить (т. е. довести до температуры 100 ºС). В первом случае воде будет передано меньшее количество теплоты, чем во втором.

Таким образом, количество теплоты, которое необходимо для нагревания, зависит от разности температур тела до и после нагревания.

Теперь в одну пробирку нальём воды, а в другую — подсолнечное масло той же массы и температуры, что и вода. Обе пробирки поместим в сосуд с горячей водой. Наблюдая за показаниями термометров, мы увидим, что масло нагревается быстрее. Чтобы нагреть воду и подсолнечное масло до одной и той же температуры, воду следует нагревать дольше. Но чем дольше мы нагреваем воду, тем большее количество теплоты она получает от нагревателя (горячей воды в сосуде).

Следовательно, количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела до определённой температуры, зависит от того, из какого вещества тело состоит.

ЕДИНИЦЫ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ

Единицами количества теплоты являются те же единицы, что и для других видов энергии, — джоули (Дж) или килоджоули (кДж).

Существует и другая единица количества теплоты — калория (кал) или килокалория (ккал).

Калория (от лат. calor — тепло, жар) — это количество теплоты, которое необходимо для нагревания 1 г воды на 1 °С. Соотношение между джоулем и калорией следующее: 1 кал ~ 4,19 Дж.

Это означает, что за счёт работы, равной 4,19 кДж, температура 1 кг воды повысится на 1 ºС.

Калории обычно используют для определения энергетической ценности продуктов питания. При этом часто вместо слова «килокалория» пишут просто «Калория» с большой буквы. Количество калорий в пище определяется количеством энергии, которое получает из неё организм. Затем эта энергия будет использована для поддержания всех процессов жизнедеятельности: хорошего обмена веществ, сердцебиения, роста волос, лечения ран и т. д. Калории мы получаем из таких компонентов пищи, как белки, углеводы и жиры.

Джеймс Прескотт Джоуль (1818—1889). Английский физик, член Лондонского королевского общества.

---

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Количество теплоты».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Просмотров: 3 260

Тепло (физика): определение, формула и примеры

Обновлено 28 декабря 2020 г.

ГЭЙЛ ТОУЭЛЛ

Всем знакомо понятие «быть слишком горячим или слишком холодным» или ощущать тепло от солнца в теплый день, но что конкретно означает слово «тепло»? Это свойство чего-то «горячего»? Это то же самое, что и температура? Оказывается, тепло — это измеримая величина, которую физики точно определили.

Что такое тепло?

Тепло — это то, что ученые называют формой энергии, которая передается между двумя материалами с разной температурой.Этот перенос энергии происходит из-за различий в средней поступательной кинетической энергии на молекулу в двух материалах. Тепло передается от материала с более высокой температурой к материалу с более низкой температурой до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие. Единицей измерения тепла в системе СИ является джоуль, где 1 джоуль = 1 ньютон × метр.

Чтобы лучше понять, что происходит, когда происходит передача энергии, представьте себе следующий сценарий: два разных контейнера заполнены крошечными резиновыми шариками, подпрыгивающими вокруг.В одном из контейнеров средняя скорость шаров (и, следовательно, их средняя кинетическая энергия) намного больше, чем средняя скорость шаров во втором контейнере (хотя скорость любого отдельного шара может быть любой в любой момент времени. поскольку такое большое количество столкновений вызывает постоянную передачу энергии между шарами.)

Если вы поместите эти контейнеры так, чтобы их стороны соприкасались, а затем удалите стенки, разделяющие их содержимое, чего вы ожидаете?

Шары из первого контейнера начнут взаимодействовать с шарами из второго контейнера.По мере того, как происходит все больше и больше столкновений между шарами, постепенно средние скорости шаров из обоих контейнеров становятся одинаковыми. Часть энергии от шаров из первого контейнера передается шарам во втором контейнере, пока не будет достигнуто это новое равновесие.

По сути, это то, что происходит на микроскопическом уровне, когда два объекта с разной температурой соприкасаются друг с другом. Энергия от объекта с более высокой температурой передается в виде тепла объекту с более низкой температурой.

Что такое температура?

Температура — это мера средней поступательной кинетической энергии, приходящейся на молекулу вещества. В аналогии с шарами в контейнере это мера средней кинетической энергии, приходящейся на шар в данном контейнере. На молекулярном уровне все атомы и молекулы колеблются и покачиваются. Вы не можете увидеть это движение, потому что оно происходит в таком маленьком масштабе.

Обычные температурные шкалы — Фаренгейта, Цельсия и Кельвина, при этом Кельвин является научным стандартом.Шкала Фаренгейта наиболее распространена в США. По этой шкале вода замерзает при 32 градусах и закипает при 212 градусах. По шкале Цельсия, которая распространена в большинстве других мест в мире, вода замерзает при 0 градусах и закипает при 100 градусах.

Однако научным стандартом является шкала Кельвина. Хотя размер шага на шкале Кельвина такой же, как размер градуса на шкале Цельсия, его значение 0 устанавливается в другом месте. 0 Кельвин равен -273.15 градусов по Цельсию.

Почему такой странный выбор для 0? Оказывается, это гораздо менее странный выбор, чем нулевое значение шкалы Цельсия. 0 Кельвин — это температура, при которой прекращается движение всех молекул. Это теоретически самая низкая температура.

В этом свете шкала Кельвина имеет гораздо больший смысл, чем шкала Цельсия. Подумайте, например, о том, как измеряется расстояние. Было бы странно создать шкалу расстояний, где значение 0 было бы эквивалентно отметке 1 м.В таком масштабе, что будет означать, если что-то будет вдвое длиннее другого?

Internal Energy»>

Зависимость температуры от внутренней энергии

Полная внутренняя энергия вещества — это сумма кинетических энергий всех его молекул. Это зависит от температуры вещества (средняя кинетическая энергия на молекулу) и общего количества вещества (количества молекул).

Два объекта могут иметь одинаковую общую внутреннюю энергию при совершенно разных температурах.Например, более холодный объект будет иметь более низкую среднюю кинетическую энергию на молекулу, но если количество молекул велико, то он все равно может иметь ту же полную внутреннюю энергию, что и более теплый объект с меньшим количеством молекул.

Удивительным результатом этой взаимосвязи между общей внутренней энергией и температурой является тот факт, что большой кусок льда может получить больше энергии, чем зажженная спичечная головка, даже если спичечная головка настолько горячая, что горит!

Как передается тепло

Существует три основных метода передачи тепловой энергии от одного объекта к другому. Это проводимость, конвекция и излучение.

Проводимость возникает, когда энергия передается непосредственно между двумя материалами, находящимися в тепловом контакте друг с другом. Это тип передачи, который происходит в аналогии с резиновым мячом, описанной ранее в этой статье. Когда два объекта находятся в прямом контакте, энергия передается через столкновения между их молекулами. Эта энергия медленно проходит от точки контакта к остальной части изначально более холодного объекта, пока не будет достигнуто тепловое равновесие.

Однако не все предметы или вещества одинаково хорошо проводят энергию таким образом. Некоторые материалы, называемые хорошими проводниками тепла, могут передавать тепловую энергию легче, чем другие материалы, называемые хорошими теплоизоляторами.

Вероятно, вы уже сталкивались с такими проводниками и изоляторами в своей повседневной жизни. Холодным зимним утром, чем походить босиком по кафельному полу или босиком по ковру? Наверное, кажется, что ковер как-то теплее, но это не так. Оба этажа, вероятно, имеют одинаковую температуру, но плитка является гораздо лучшим проводником тепла. Из-за этого тепловая энергия намного быстрее покидает ваше тело.

Конвекция — это форма теплопередачи, которая происходит в газах или жидкостях. Плотность газов и, в меньшей степени, жидкостей изменяется в зависимости от температуры. Обычно чем они теплее, тем они менее плотные. Из-за этого, а также поскольку молекулы в газах и жидкостях могут свободно перемещаться, если нижняя часть становится теплой, она расширяется и, следовательно, поднимается кверху из-за своей более низкой плотности.

Если вы, например, поставите таз с водой на плиту, вода на дне кастрюли нагреется, расширится и поднимется вверх по мере того, как более холодная вода опускается. Затем более холодная вода нагревается, расширяется, поднимается и т. Д., Создавая конвекционные токи, которые заставляют тепловую энергию рассеиваться по системе за счет смешивания молекул внутри системы (в отличие от молекул, которые все остаются примерно в том же месте, что и они. покачиваться взад и вперед, отскакивая друг от друга.)

Конвекция — вот почему обогреватели лучше всего работают для обогрева дома, если они расположены рядом с полом.Обогреватель, установленный под потолком, согревает воздух под потолком, но этот воздух остается на месте.

Третья форма передачи тепла — излучение . Излучение — это передача энергии посредством электромагнитных волн. Теплые предметы могут испускать энергию в виде электромагнитного излучения. Так, например, солнечная тепловая энергия достигает Земли. Как только это излучение входит в контакт с другим объектом, атомы в этом объекте могут получать энергию, поглощая ее.

Удельная теплоемкость

Два разных материала с одинаковой массой будут претерпевать разные температурные изменения, несмотря на одинаковую общую добавленную энергию из-за различий в величине, называемой удельной теплоемкостью . Удельная теплоемкость зависит от рассматриваемого материала. Обычно значение удельной теплоемкости материала ищется в таблице.

Более формально удельная теплоемкость определяется как количество тепловой энергии, которое необходимо добавить на единицу массы, чтобы повысить температуру на градус Цельсия.Единицы измерения удельной теплоемкости в системе СИ, обычно обозначаемые цифрой c , — Дж / кг · К.

Подумайте об этом так: предположим, что у вас есть два разных вещества, которые весят совершенно одинаково и имеют одинаковую температуру. Первое вещество имеет высокую удельную теплоемкость, а второе вещество — низкую удельную теплоемкость. Теперь предположим, что вы добавили им обоим одинаковое количество тепловой энергии. Первое вещество, обладающее большей теплоемкостью, не нагреется так сильно, как второе.

Факторы, влияющие на изменение температуры

Существует множество факторов, влияющих на изменение температуры вещества при передаче ему определенного количества тепловой энергии. Эти факторы включают массу материала (меньшая масса будет претерпевать большее изменение температуры при заданном количестве добавленного тепла) и удельную теплоемкость c .

Если есть источник тепла, поставляющий энергию P , то общее добавленное тепло зависит от P и времени t .То есть тепловая энергия Q будет равна P × t .

Скорость изменения температуры — еще один интересный фактор, который следует учитывать. Меняют ли объекты температуру с постоянной скоростью? Оказывается, скорость изменения зависит от разницы температур между объектом и его окружением. Это изменение описывает закон охлаждения Ньютона. Чем ближе объект к окружающей температуре, тем медленнее он приближается к равновесию.

Изменения температуры и изменения фаз

Формула, которая связывает изменение температуры с массой объекта, удельной теплоемкостью и добавленной или удаленной тепловой энергией, выглядит следующим образом:

Q = mc \ Delta T

Только эта формула применяется, однако, если вещество не претерпевает фазового перехода. Когда вещество превращается из твердого в жидкость или из жидкости в газ, добавленное к нему тепло используется, вызывая это фазовое изменение, и не приведет к изменению температуры до тех пор, пока фазовый переход не будет завершен.

Величина, называемая скрытой теплотой плавления, обозначается L _f , описывает, сколько тепловой энергии на единицу массы требуется для превращения вещества из твердого в жидкость. Как и в случае с удельной теплоемкостью, ее значение зависит от физических свойств рассматриваемого материала и часто просматривается в таблицах.Уравнение, которое связывает тепловую энергию Q с массой материала м и скрытой теплотой плавления:

Q = mL_f

То же самое происходит при переходе от жидкости к газу. В такой ситуации величина, называемая скрытой теплотой парообразования, обозначенная L _v , описывает, сколько энергии на единицу массы необходимо добавить, чтобы вызвать фазовый переход. Полученное уравнение идентично, за исключением нижнего индекса:

Q = mL_v

Тепло, работа и внутренняя энергия

Внутренняя энергия E — это полная внутренняя кинетическая энергия или тепловая энергия в материале.Предполагая, что в идеальном газе любая потенциальная энергия между молекулами пренебрежимо мала, она определяется по формуле:

E = \ frac {3} {2} nRT

, где n — количество молей, Тл. — температура в Кельвинах, а универсальная газовая постоянная R = 8,3145 Дж / моль К. Внутренняя энергия становится 0 Дж при абсолютном 0 К.

В термодинамике взаимосвязь между изменениями внутренней энергии, передаваемого тепла и работы, выполняемой в системе или выполняемой системой, связана через:

\ Delta E = QW

Это соотношение имеет вид известен как первый закон термодинамики.По сути, это заявление о сохранении энергии.

Определение: тепло | Информация об открытой энергии

Тепло — это форма энергии, которая передается между системами или объектами с разной температурой (течет от высокотемпературной системы к низкотемпературной системе). Также называется тепловой энергией или тепловой энергией. Тепло обычно измеряется в британских тепловых единицах, калориях или джоулях. Тепловой поток или скорость, с которой тепло передается между системами, имеет те же единицы, что и мощность: энергия в единицу времени (Дж / с). ^{[1] [2] [3] [4]}

Определение Википедии

В термодинамике тепло — это энергия, передаваемая в термодинамическую систему или из нее посредством иных механизмов, кроме термодинамической работы или передачи вещества. Различные механизмы передачи энергии, определяющие тепло, изложены в следующем разделе этой статьи. Как и термодинамическая работа, теплопередача — это процесс, в котором участвует более одной системы, а не свойство какой-либо одной системы. В термодинамике энергия, передаваемая в виде тепла (функция процесса), способствует изменению кардинальной энергетической переменной состояния системы, например ее внутренней энергии или, например, ее энтальпии. Это следует отличать от концепции тепла в обычном языке как свойства изолированной системы. Количество энергии, переданной в виде тепла в процессе, — это количество переданной энергии, исключая любую выполненную термодинамическую работу и любую переданную энергию, содержащуюся в веществе. Для точного определения тепла необходимо, чтобы оно происходило по пути, который не включает перенос вещества. Хотя не сразу по определению, но в особых видах процессов, количество энергии, переданной в виде тепла, можно измерить по ее влиянию на состояния взаимодействующих тел.Например, в особых обстоятельствах, соответственно, теплопередача может быть измерена по количеству растаявшего льда или по изменению температуры тела, окружающего систему. Такие методы называются калориметрией. Обычный символ, используемый для обозначения количества тепла, переданного в термодинамическом процессе, — Q. В качестве количества энергии (передаваемой) единицей измерения тепла в системе СИ является джоуль (Дж). В термодинамике тепло — это энергия, передаваемая в или из термодинамической системы с помощью механизмов, отличных от термодинамической работы или переноса вещества. Различные механизмы передачи энергии, определяющие тепло, изложены в следующем разделе этой статьи. Как и термодинамическая работа, теплопередача — это процесс, в котором участвует более одной системы, а не свойство какой-либо одной системы. В термодинамике энергия, передаваемая в виде тепла, способствует изменению кардинальной энергетической переменной состояния системы, например, ее внутренней энергии или, например, ее энтальпии. Это следует отличать от концепции тепла в обычном языке как свойства изолированной системы.Количество энергии, переданной в виде тепла в процессе, — это количество переданной энергии, исключая любую выполненную термодинамическую работу и любую переданную энергию, содержащуюся в веществе. Для точного определения тепла необходимо, чтобы оно происходило по пути, который не включает перенос вещества. Хотя не сразу по определению, но в особых видах процессов, количество энергии, переданной в виде тепла, можно измерить по ее влиянию на состояния взаимодействующих тел. Например, в особых обстоятельствах, соответственно, теплопередача может быть измерена по количеству растаявшего льда или по изменению температуры тела, окружающего систему.Такие методы называются калориметрией. Обычный символ, используемый для обозначения количества тепла, переданного в термодинамическом процессе, — Q. В качестве количества энергии (передаваемой) единицей измерения тепла в системе СИ является джоуль (Дж). В термодинамике тепло — это энергия, передаваемая в или из термодинамической системы с помощью механизмов, отличных от термодинамической работы или переноса вещества. Как и термодинамическая работа, теплопередача — это процесс, в котором участвует более одной системы, а не свойство какой-либо одной системы. В термодинамике энергия, передаваемая в виде тепла, способствует изменению кардинальной энергетической переменной состояния системы, т.е.грамм. его внутренняя энергия или его энтальпия. Это следует отличать от концепции тепла как свойства изолированной системы. Количество энергии, переданной в виде тепла в процессе, — это количество переданной энергии, исключая любую термодинамическую работу и любую энергию, содержащуюся в переданном веществе. Для точного определения тепла необходимо, чтобы оно происходило по пути, который не включает перенос вещества. В особых видах процессов количество энергии, переданной в виде тепла, можно измерить по ее влиянию на состояния взаимодействующих тел, например.грамм. количество растаявшего льда или изменение температуры тела в окружающей системе. Такие методы называются калориметрией. Обычный символ, используемый для обозначения количества тепла, переданного в термодинамическом процессе, — Q. В качестве количества энергии (передаваемой) единицей тепла в системе СИ является джоуль (Дж).

Определение Reegle

Также известен как

Тепловая энергия

Связанные термины

Теплообменник, тепловой насос, централизованное теплоснабжение, природный газ, энергия, тепловая энергия, энергия, система, тепловой насос, топливный элемент

Список литературы

1. ↑ http: // www.engineeringtoolbox. com/heat-work-energy-d_292.html
2. ↑ http://205.254.135.24/tools/glossary/index.cfm?id=H
3. ↑ http://thermalenergy.org/heattransfer.php
4. ↑ http://www1.eere.energy.gov/site_administration/glossary.html

Термодинамика: определение и законы | Живая наука

Термодинамика — это раздел физики, изучающий отношения между теплом и другими формами энергии. В частности, он описывает, как тепловая энергия преобразуется в другие формы энергии и из них, и как она влияет на материю.

Тепловая энергия — это энергия, которую вещество или система имеет благодаря своей температуре, то есть энергия движущихся или колеблющихся молекул, согласно веб-сайту Energy Education Агентства образования Техаса. Термодинамика включает в себя измерение этой энергии, что, по словам Дэвида Макки, профессора физики Южного государственного университета штата Миссури, может быть «чрезвычайно сложным». «Системы, которые мы изучаем в термодинамике… состоят из очень большого числа атомов или молекул, взаимодействующих сложным образом. Но если эти системы соответствуют правильным критериям, которые мы называем равновесием, их можно описать с помощью очень небольшого количества измерений или чисел. Часто это идеализируется как масса системы, давление в системе и объем системы или какой-либо другой эквивалентный набор чисел. Три числа описывают 10 ²⁶ или 10 ³⁰ номинальных независимых переменных ».

Тепло

Термодинамика, таким образом, имеет дело с несколькими свойствами материи, главным из которых является тепло.Согласно Energy Education, тепло — это энергия, передаваемая между веществами или системами из-за разницы температур между ними. Как форма энергии, тепло сохраняется, то есть не может быть создано или уничтожено. Однако его можно переносить из одного места в другое. Тепло также может быть преобразовано в другие формы энергии и обратно. Например, паровая турбина может преобразовывать тепло в кинетическую энергию для работы генератора, преобразующего кинетическую энергию в электрическую. Лампочка может преобразовывать эту электрическую энергию в электромагнитное излучение (свет), которое при поглощении поверхностью преобразуется обратно в тепло.

Температура

Количество тепла, передаваемого веществом, зависит от скорости и количества движущихся атомов или молекул, согласно Energy Education. Чем быстрее движутся атомы или молекулы, тем выше температура и чем больше атомов или молекул находится в движении, тем большее количество тепла они переносят.

Температура — это «мера средней кинетической энергии частиц в образце вещества, выраженная в единицах или градусах, обозначенных на стандартной шкале», согласно словарю American Heritage Dictionary.Наиболее часто используемой температурной шкалой является Цельсия, которая основана на точках замерзания и кипения воды, присваивая соответствующие значения 0 градусов C и 100 градусов C. Шкала Фаренгейта также основана на температурах замерзания и кипения воды, которые были заданы. значения 32 F и 212 F соответственно.

Ученые всего мира, однако, используют шкалу Кельвина (K без знака градуса), названную в честь Уильяма Томсона, 1-го барона Кельвина, потому что она работает в расчетах. Эта шкала использует то же приращение, что и шкала Цельсия, т.е.е. изменение температуры на 1 C равно 1 K. Однако шкала Кельвина начинается с абсолютного нуля, температуры, при которой полностью отсутствует тепловая энергия и прекращается движение всех молекул. Температура 0 K равна минус 459,67 F или минус 273,15 C.

Удельная теплоемкость

Количество тепла, необходимое для повышения температуры определенной массы вещества на определенное количество, называется удельной теплотой или удельной теплотой. емкость, согласно Wolfram Research. Традиционной единицей измерения является калорий на грамм на кельвин.Калорийность определяется как количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма воды при 4 C на 1 градус.

Удельная теплоемкость металла почти полностью зависит от количества атомов в образце, а не от его массы. Например, килограмм алюминия может поглотить в семь раз больше тепла, чем килограмм свинца. Однако атомы свинца могут поглощать только примерно на 8 процентов больше тепла, чем такое же количество атомов алюминия. Однако данная масса воды может поглотить почти в пять раз больше тепла, чем равная масса алюминия.Удельная теплоемкость газа более сложна и зависит от того, измеряется ли она при постоянном давлении или постоянном объеме.

Теплопроводность

Теплопроводность ( k ) — это «скорость, с которой тепло проходит через указанный материал, выражается как количество тепла, протекающего в единицу времени через единицу площади с градиентом температуры в один градус на единицу. расстояние », согласно Оксфордскому словарю. Единица измерения для k — ватты (Вт) на метр (м) на кельвин (К).Значения k для металлов, таких как медь и серебро, относительно высоки и составляют 401 и 428 Вт / м · К соответственно. Это свойство делает эти материалы полезными для автомобильных радиаторов и ребер охлаждения для компьютерных микросхем, поскольку они могут быстро отводить тепло и обмениваться им с окружающей средой. Наивысшее значение k для любого природного вещества — алмаз 2200 Вт / м · К.

Другие материалы полезны, потому что они очень плохо проводят тепло; это свойство называется термическим сопротивлением или значением R , которое описывает скорость, с которой тепло передается через материал.Эти материалы, такие как минеральная вата, гусиный пух и пенополистирол, используются для изоляции наружных стен зданий, зимних пальто и термокружек. R — значение дано в квадратных футах, умноженных на градусы Фаренгейта, умноженные на часы на британскую тепловую единицу (фут ² · ° F · час / британская тепловая единица) для плиты толщиной 1 дюйм.

Закон охлаждения Ньютона

В 1701 году сэр Исаак Ньютон впервые изложил свой закон охлаждения в короткой статье под названием «Scala Graduum Caloris» («Шкала градусов тепла») в «Философских трудах Королевского общества».Утверждение закона Ньютона переводится с оригинального латинского языка как «превышение степеней жары . .. было в геометрической прогрессии, когда время в арифметической прогрессии». Вустерский политехнический институт дает более современную версию закона, поскольку «скорость изменения температуры пропорциональна разнице между температурой объекта и окружающей среды».

Это приводит к экспоненциальному спаду разницы температур.Например, если в течение определенного времени поместить теплый предмет в холодную ванну, разница в их температурах уменьшится вдвое. Затем за тот же промежуток времени оставшаяся разница снова уменьшится вдвое. Это повторное уменьшение вдвое разницы температур будет продолжаться через равные промежутки времени, пока она не станет слишком маленькой для измерения.

Теплопередача

Тепло может передаваться от одного тела к другому или между телом и окружающей средой тремя различными способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.Проводимость — это передача энергии с через твердый материал . Проводимость между телами возникает, когда они находятся в прямом контакте, и молекулы передают свою энергию через поверхность раздела.

Конвекция — это передача тепла жидкой среде или от нее. Молекулы в газе или жидкости, контактирующие с твердым телом, передают или поглощают тепло к этому телу или от него, а затем удаляются, позволяя другим молекулам перемещаться на место и повторять процесс. Эффективность можно повысить, увеличив площадь нагреваемой или охлаждаемой поверхности, как в случае с радиатором, и заставив жидкость перемещаться по поверхности, как в случае вентилятора.

Излучение — это излучение электромагнитной (ЭМ) энергии, в частности инфракрасных фотонов, переносящих тепловую энергию. Все вещества испускают и поглощают некоторое электромагнитное излучение, чистое количество которого определяет, приведет ли это к потере или приросту тепла.

Цикл Карно

В 1824 году Николя Леонар Сади Карно предложил модель теплового двигателя, основанную на так называемом цикле Карно. Цикл использует взаимосвязь между давлением, объемом и температурой газов, а также то, как подводимая энергия может изменять форму и работать вне системы.

Сжатие газа увеличивает его температуру, поэтому он становится горячее окружающей среды. Затем тепло можно отводить от горячего газа с помощью теплообменника. Затем, если позволить ему расшириться, он остынет. Это основной принцип тепловых насосов, используемых для отопления, кондиционирования и охлаждения.

И наоборот, нагревание газа увеличивает его давление, заставляя его расширяться. Затем давление расширения можно использовать для приведения в действие поршня, таким образом преобразуя тепловую энергию в кинетическую энергию.Это основной принцип тепловых двигателей.

Энтропия

Все термодинамические системы производят отходящее тепло. Эти потери приводят к увеличению энтропии, которая для закрытой системы является «количественной мерой количества тепловой энергии, недоступной для выполнения работы», согласно American Heritage Dictionary. Энтропия в любой закрытой системе всегда увеличивается; это никогда не уменьшается . Кроме того, движущиеся части выделяют отходящее тепло из-за трения, и радиационное тепло неизбежно выходит из системы.

Это делает невозможным создание так называемых вечных двигателей. Сиабал Митра, профессор физики в Государственном университете Миссури, объясняет: «Вы не можете построить двигатель со 100-процентной эффективностью, что означает, что вы не можете построить вечный двигатель. Однако есть много людей, которые все еще не делают этого». Я не верю этому, и есть люди, которые все еще пытаются построить вечные двигатели ».

Энтропия также определяется как «мера беспорядка или случайности в замкнутой системе», которая также неумолимо увеличивается.Вы можете смешать горячую и холодную воду, но поскольку большая чашка теплой воды более беспорядочная, чем две меньшие чашки, содержащие горячую и холодную воду, вы никогда не сможете разделить ее обратно на горячую и холодную без добавления энергии в систему. Другими словами, вы не можете разбить яйцо или удалить сливки из кофе. Хотя некоторые процессы кажутся полностью обратимыми, на практике это не так. Таким образом, энтропия дает нам стрелу времени: вперед — это направление увеличения энтропии.

Четыре закона термодинамики

Фундаментальные принципы термодинамики первоначально были выражены в трех законах.Позже было установлено, что более фундаментальный закон был проигнорирован, по-видимому, потому, что он казался настолько очевидным, что его не нужно было прямо указывать. Чтобы сформировать полный набор правил, ученые решили, что необходимо включить этот фундаментальный закон. Проблема, однако, заключалась в том, что первые три закона уже были приняты и были хорошо известны по присвоенным им номерам. Столкнувшись с перспективой изменения нумерации существующих законов, что могло бы вызвать значительную путаницу, или помещения главного закона в конец списка, что не имело бы логического смысла, британский физик Ральф Х.Фаулер предложил альтернативу, которая разрешила дилемму: он назвал новый закон «нулевым законом». Вкратце, это следующие законы:

Нулевой закон гласит, что если два тела находятся в тепловом равновесии с некоторым третьим телом, то они также находятся в равновесии друг с другом. Это устанавливает температуру как фундаментальное и измеримое свойство материи.

Первый закон гласит, что общее увеличение энергии системы равно увеличению тепловой энергии плюс работа, проделанная в системе.В нем говорится, что тепло является формой энергии и, следовательно, подчиняется принципу сохранения.

Второй закон гласит, что тепловая энергия не может передаваться от тела с более низкой температурой к телу с более высокой температурой без добавления энергии. Вот почему запуск кондиционера стоит денег.

Третий закон гласит, что энтропия чистого кристалла при абсолютном нуле равна нулю. Как объяснялось выше, энтропию иногда называют «пустой тратой энергии», т.е.е. энергия, которая не может выполнять работу, и поскольку нет никакой тепловой энергии при абсолютном нуле, не может быть потерь энергии. Энтропия также является мерой беспорядка в системе, и хотя идеальный кристалл по определению идеально упорядочен, любое положительное значение температуры означает, что внутри кристалла есть движение, которое вызывает беспорядок. По этим причинам не может быть физической системы с более низкой энтропией, поэтому энтропия всегда имеет положительное значение.

Наука термодинамика развивалась веками, и ее принципы применимы почти ко всем когда-либо изобретенным устройствам.Его важность в современных технологиях невозможно переоценить.

Дополнительные ресурсы

17,4: Теплоемкость и удельная теплоемкость

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Теплоемкость и удельная теплоемкость
2. Резюме
3. Авторы и атрибуция

Если плавательный бассейн и детский бассейн, заполненные водой с одинаковой температурой, подвергались одинаковому воздействию тепловой энергии, детский бассейн был бы наверняка температура поднимется быстрее, чем в бассейне. \ text {o} \ text {C} \)).\ text {o} \ text {C} \ right) \) Таблица \ (\ PageIndex {1} \) : удельная теплоемкость некоторых распространенных веществ Вода (л) 4,18 Вода (и) 2,06 Вода (г) 1,87 Аммиак (г) 2,09 Этанол (л) 2,44 Алюминий (и) 0.897 Углерод, графит (ы) 0,709 Медь (и) 0,385 Золото 0,129 Утюг (и) 0,449 Вывод (ы) 0,129 Mercury (л) 0,140 Серебро 0,233

Обратите внимание, что вода имеет очень высокую удельную теплоемкость по сравнению с большинством других веществ.Вода обычно используется в качестве охлаждающей жидкости для оборудования, поскольку она способна поглощать большое количество тепла (см. Таблицу выше). Прибрежный климат намного более умеренный, чем внутренний климат из-за наличия океана. Вода в озерах или океанах поглощает тепло из воздуха в жаркие дни и отдает его обратно в воздух в прохладные дни.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \) : Эта электростанция в Западной Вирджинии, как и многие другие, расположена рядом с большим озером, поэтому воду из озера можно использовать в качестве охлаждающей жидкости.Прохладная вода из озера закачивается в растение, а более теплая вода выкачивается из растения и возвращается в озеро. (CC BY-NC; CK-12)

Сводка

Определены теплоемкость и удельная теплоемкость.

Авторы и авторство

• Фонд CK-12 Шэрон Бьюик, Ричард Парсонс, Тереза ​​Форсайт, Шонна Робинсон и Жан Дюпон.

Работа и тепло

7.2 Работа и тепло

Цели обучения

1. Определите вид работы по давлению и объему.
2. Определите тепло .
3. Соотнесите количество тепла с изменением температуры.

Мы уже определили работу как силу, действующую на расстоянии. Оказывается, есть и другие эквивалентные определения работы, которые также важны в химии.

Когда определенный объем газа расширяется, он работает против внешнего давления и расширяется (Рисунок 7.2 «Объем в зависимости от давления»). То есть газ должен выполнять работу.Предполагая, что внешнее давление P _ext постоянно, объем работы, выполняемой газом, определяется уравнением

w = — P _{внешний} × Δ V

, где Δ V — изменение объема газа. Этот член всегда равен окончательному объему за вычетом начального объема,

. Δ В = В _{конечный} — В _{начальный}

и может быть положительным или отрицательным, в зависимости от того, будет ли V _final больше (расширяется) или меньше (сокращается), чем V _initial . Отрицательный знак в уравнении для работы важен и означает, что по мере увеличения объема (Δ V положительно) газ в системе теряет энергии в качестве работы. С другой стороны, если газ сжимается, Δ V отрицательно, и два отрицательных знака делают работу положительной, поэтому в систему добавляется энергия.

Рисунок 7.2 Объем в зависимости от давления

Когда газ расширяется против внешнего давления, газ действительно работает.

Наконец, рассмотрим единицы. Изменения объема обычно выражаются в таких единицах, как литры, тогда как давление обычно выражается в атмосферах. Когда мы используем уравнение для определения работы, единица измерения работы выражается в литрах · атмосферах или л · атм. Это не очень распространенная единица для работы. Однако существует переводной коэффициент между л · атм и обычной единицей работы, джоулями:

. 1 л · атм = 101,32 Дж

Используя этот коэффициент преобразования и предыдущее уравнение для работы, мы можем рассчитать работу, выполняемую при расширении или сжатии газа.

Пример 2

Какую работу совершает газ, если он расширяется с 3,44 л до 6,19 л при постоянном внешнем давлении 1,26 атм? Выразите окончательный ответ в джоулях.

Решение

Сначала нам нужно определить изменение объема, Δ V . Изменением всегда является конечное значение минус начальное значение:

Δ В = В _{конечный} — В _{начальный} = 6.19 л — 3,44 л = 2,75 л

Теперь мы можем использовать определение работы для определения проделанной работы:

w = — P _ext · Δ V = — (1,26 атм) (2,75 л) = −3,47 л · атм

Теперь мы построим коэффициент преобразования из отношения между литром · атмосферой и джоулями:

−3,47 л⋅атм × 101,32 Дж1 л⋅атм = −351 Дж

Мы ограничиваем окончательный ответ тремя значащими цифрами, если это необходимо.

Проверьте себя

Какая работа выполняется, когда газ расширяется от 0?66 л до 1,33 л при внешнем давлении 0,775 атм?

Ответ

−53 Дж

Тепло — еще один аспект энергии. Тепло — передача энергии от одного тела к другому из-за разницы температур. это передача энергии от одного тела к другому из-за разницы температур. Например, когда мы касаемся чего-то руками, мы интерпретируем этот объект как горячий или холодный, в зависимости от того, как передается энергия: если энергия передается в ваши руки, объект ощущается горячим.Если энергия передается от ваших рук к объекту, они становятся холодными. Поскольку тепло является мерой передачи энергии, оно также измеряется в джоулях.

Для данного объекта количество тепла ( q ) пропорционально двум вещам: массе объекта ( m ) и изменению температуры (Δ T ), вызванному передачей энергии. Мы можем записать это математически как

q∝m × ΔT

, где ∝ означает «пропорционально». Чтобы сделать пропорциональность равенством, мы включаем константу пропорциональности.В этом случае константа пропорциональности обозначена как c и называется удельной теплоемкостью Константа пропорциональности между теплотой, массой и изменением температуры; также называется удельной теплоемкостью, или, более кратко, удельная теплоемкость :

q = мк Δ T

, где масса, удельная теплоемкость и изменение температуры умножаются. Удельная теплоемкость — это мера того, сколько энергии необходимо для изменения температуры вещества; чем больше удельная теплоемкость, тем больше энергии требуется для изменения температуры.Единицы измерения удельной теплоемкости — Jg⋅ ° C или Jg⋅K, в зависимости от единицы измерения Δ T . Вы можете заметить отклонение от требования выражать температуру в Кельвинах. Это связано с тем, что изменение температуры на на имеет одно и то же значение, независимо от того, выражена ли температура в градусах Цельсия или в градусах Кельвина.

Пример 3

Рассчитайте количество тепла, необходимое для повышения температуры 25,0 г Fe с 22 ° C до 76 ° C. Удельная теплоемкость Fe равна 0.449 Дж / г · ° С.

Решение

Сначала необходимо определить Δ T . Изменением всегда является конечное значение минус начальное значение:

Δ T = 76 ° C — 22 ° C = 54 ° C

Теперь мы можем использовать выражение для q , подставить все переменные и решить для тепла:

q = (25,0 г) (0,449 Дж · г⋅ ° C) (54 ° C) = 610 Дж

Обратите внимание, как единицы измерения g и ° C отменяются, оставляя J единицей тепла. Также обратите внимание, что это значение q по своей природе положительно, что означает, что в систему поступает энергия.

Проверьте себя

Рассчитайте количество тепла, когда 76,5 г серебра повышают температуру с 17,8 ° C до 144,5 ° C. Удельная теплоемкость Ag составляет 0,233 Дж / г · ° C.

Ответ

2260 Дж

Как и в случае с любым уравнением, если в выражении для q известны все переменные, кроме одной, можно определить оставшуюся переменную с помощью алгебры.

Пример 4

Для повышения температуры 373 г Hg на 104 ° C требуется 5 408 Дж тепла.Какова удельная теплоемкость Hg?

Решение

Мы можем начать с уравнения для q , но теперь даны другие значения, и нам нужно решить для удельной теплоемкости. Обратите внимание, что Δ T дается как 104 ° C. Подставляющая,

5,408 Дж = (373 г) c (104 ° C)

Разделим обе части уравнения на 373 г и 104 ° C:

c = 5408 Дж (373 г) (104 ° C)

Соединив числа и собрав все единицы, получим

с = 0. 139 мкг⋅ ° C

Проверьте себя

Золото имеет удельную теплоемкость 0,129 Дж / г · ° C. Если для повышения температуры образца золота на 99,9 ° C требуется 1377 Дж, какова масса золота?

Ответ

107 г

В таблице 7.1 «Удельная теплоемкость различных веществ» перечислены значения удельной теплоты некоторых веществ. Удельная теплоемкость — это физическое свойство веществ, поэтому это характеристика вещества.Общая идея состоит в том, что чем ниже удельная теплоемкость, тем меньше энергии требуется для изменения температуры вещества на определенную величину.

Таблица 7.1 Удельная теплоемкость различных веществ

Вещество	Удельная теплоемкость (Дж / г · ° C)
вода	4,184
утюг	0. 449
золото	0,129
ртуть	0,139
алюминий	0,900
спирт этиловый	2,419
магний	1,03
гелий	5.171
кислород	0,918

Основные выводы

• Работа может быть определена как изменение объема газа при постоянном внешнем давлении.
• Тепло — это передача энергии из-за разницы температур.
• Теплота может быть рассчитана через массу, изменение температуры и удельную теплоемкость.

Упражнения

1. Дайте два определения работы.

2. Какой знак работы при увеличении объема пробы газа? Объясните, почему у работы есть этот знак.

3. Что происходит, когда газ расширяется с 3,00 л до 12,60 л при внешнем давлении 0,888 атм?

4. Что есть работа, когда газ расширяется от 0.666 л до 2,334 л при внешнем давлении 2,07 атм?

5. Какова работа, когда газ сжимается с 3,45 л до 0,97 л при внешнем давлении 0,985 атм?

6. Какова работа, когда газ сжимается с 4,66 л до 1,22 л при внешнем давлении 3,97 атм?

7. Как и работа, знак тепла может быть положительным или отрицательным. Что происходит с общей энергией системы, если тепло положительно?

8. Как и работа, знак тепла может быть положительным или отрицательным. Что происходит с полной энергией системы, если тепло отрицательно?

13. Для повышения температуры до 36 требуется 452 Дж тепла.8 г образца металла от 22,9 ° C до 98,2 ° C. Какова теплоемкость металла?

14. Требуется 2267 Дж тепла, чтобы поднять температуру образца металла массой 44,5 г с 33,9 ° C до 288,3 ° C. Какова теплоемкость металла?

17. Неизвестная масса алюминия поглощает 187. 9 Дж тепла и увеличивает его температуру с 23,5 ° C до 35,6 ° C. Какая масса у алюминия? Сколько это молей алюминия?

18. Образец He переходит с 19,4 ° C до 55,9 ° C при добавлении 448 Дж энергии. Какая масса у гелия? Сколько это молей гелия?

ответов

1. Работа — это сила, действующая на расстоянии или в объеме, изменяющемся против некоторого давления.

7. При положительном нагреве общая энергия системы увеличивается.

Тепловая энергия и удельная теплоемкость

Имея термометр — способ измерения того, насколько что-то горячее или холодное — мы можем начать серию экспериментов, чтобы наблюдать, как объекты разделяют свою тепловую энергию, когда они собраны вместе. Вот пример:

1. Смешайте два равных количества воды при разной температуре.
2. Смешайте два разных количества воды при разной температуре.
3. Смешайте два разных вида веществ при разных температурах

Результатом являются три важных наблюдения:

1. Для того же вещества, равные количества , температура смеси является средней из двух начальных температур:
   $$ T_ {final} = {1 \ over 2} (T_1 + T_2) $$
2. Для того же вещества, разные количества , температура смеси — это средневзвешенное значение двух начальных температур, взвешенное по доле общей массы, которая имеет каждую начальную температуру:
   $$ T_ {final} = \ bigg (\ frac {m_1} {m_1 + m_2} \ bigg) T_1 + \ bigg (\ frac {m_2} {m_1 + m_2} \ bigg) T_2 $$
3. Для различных веществ это правило НЕ выполняется.Некоторые вещества обладают большей «тепловой инерцией», чем другие.

Чтобы выяснить, что делать в общем случае, давайте построим механистическую модель того, что происходит, когда два объекта в хорошем контакте достигают одинаковой температуры.

Энергетическая модель общей температуры

Чтобы увидеть, что происходит, когда два объекта, находящиеся в хорошем контакте, достигают одинаковой температуры, давайте создадим модель, основанную на нашем понимании того, что происходит. Вот основные идеи модели:

• Температура — это мера средней кинетической энергии молекул вещества.
• Когда два объекта соприкасаются, столкновения на границе между более быстро движущимися молекулами более горячего вещества и более медленно движущимися молекулами более холодного вещества будут иметь тенденцию к тому, что более медленные движутся быстрее, а более быстрые — медленнее — так чтобы нагреть поднимите более холодное вещество и охладите более горячее вещество.
• Полная тепловая энергия, выходящая из более горячего вещества, будет равна полной энергии, поступающей в более холодное вещество, поскольку энергия сохраняется.
• Как эта энергия преобразуется в температуру, будет зависеть от того, насколько велик объект (сколько массы, поскольку мы говорим о кинетической энергии) и из какого материала он сделан.

Тепловая энергия, передаваемая от одного объекта к другому при контакте, обозначается как тепло и обычно обозначается символом Q . Если мы предположим, что количество тепловой энергии в объекте пропорционально температуре, умноженной на массу (не совсем верно, но нормально, если мы смотрим на небольшие изменения), то в результате этих экспериментов мы предположим:

$$ \ Delta T = \ frac {Q} {mc} $$

Изменение температуры, вызванное количеством тепловой энергии, Q , входящей в массу м является результатом распределения этой тепловой энергии по каждой части массы и должно корректироваться константой c , которая зависит от того, что это за вещество.Константа c называется удельной теплоемкостью конкретного материала. Хотя это способ смотреть на уравнение, которое гласит, что «передача тепловой энергии вызывает изменение температуры», уравнение обычно записывается так:

$$ Q = mc \ Delta T $$

Обратите внимание, что то, что мы делаем, аналогично тому, что мы делаем в ряде ситуаций, когда мы пытаемся извлечь свойства, которые зависят от внешних обстоятельств и конкретных объектов, из свойства материи, которое зависит только от того, что это за субстанция. Мы сделали это, когда, например, определили плотность, модуль Юнга и объемный модуль.

Применение уравнения в конкретных примерах

Теперь можно легко понять, что происходит, когда мы соединяем две субстанции. Предположим, что у нас есть одно и то же вещество масс m ₁ и m ₂ при температурах $ T_1 $ и $ T_2 $ соответственно, и они достигают конечной температуры $ T $. Для конкретности предположим, что 1 горячее, 2 холоднее и оба являются водой.Тогда тепло, поступающее в холодную воду (2), является положительной величиной, а тепло, поступающее в горячую воду (1), является отрицательной величиной (то есть она уходит, а не входит). Изменение температуры холодной воды положительное, а горячей — отрицательное. Уравнение теплового потока говорит нам

$$ Q_ {1 \ rightarrow 2} = -Q_ {2 \ rightarrow 1} $$

$$ m_1c_1 (T — T_1) = -m_2c_2 (T — T_2) $$

Проверьте, почему мы ставим знаки именно так!

Теперь, так как оба объекта являются водой, объекты c одинаковы и сокращаются. Теперь мы можем решить для T :

$$ m_1 (T — T_1) = -m_2 (T — T_2) $$

$$ m_1T — m_1T_1 = -m_2T + m_2T_2 $$

$$ m_1T + m_2T = m_1T_1 + m_2T_2 $$

$$ (m_1 + m_2) T = m_1T_1 + m_2T_2 $$

$$ T = \ bigg (\ frac {m_1} {m_1 + m_2} \ bigg) T_1 + \ bigg (\ frac {m_2} {m_1 + m_2} \ bigg) T_2 $$

Именно такой результат мы нашли экспериментально! Конечные температуры — это исходные температуры, взвешенные по доле общей массы, которую они представляют.

Если мы включим удельные плавки как возможные разные, то получится

$$ T = \ bigg (\ frac {m_1c_1} {m_1c_1 + m_2c_2} \ bigg) T_1 + \ bigg (\ frac {m_2c_2} {m_1c_1 + m_2c_2} \ bigg) T_2 $$

Конечная температура — это исходная температура, взвешенная как доля от общего значения « mc », которое они представляют. Эта комбинация — масса, умноженная на удельную теплоемкость — называется теплоемкостью объекта .

Хотя это может показаться не так из запутанной алгебры, приведенной выше, в конкретных примерах гораздо проще сохранять знаки прямо, если вы НЕ пытаетесь запомнить приведенное выше уравнение, а вместо этого используете концептуальное уравнение о том, как поток энергии связан с изменением температуры. ($ Q = mcΔT $) и работаем над этим.

Примечание о единицах

Когда этот материал был впервые изучен в начале 1800-х годов, связь с движением молекул и механической энергией не была понята. В результате «что бы это ни было», которое передавалось от одного объекта к другому при изменении температуры, получило собственное определение и определило его собственный стандарт.

Количество «тепла», которое необходимо передать, чтобы изменить температуру 1 грамма воды на 1 ° C, было принято равным на 1 калорию .(Фактически, это было указано, когда температура воды была 4 ° C, так как удельная теплоемкость воды немного меняется в зависимости от температуры. Мы не будем это учитывать.) Это приводит к тому, что количество «тепла», которое необходимо передать, чтобы изменить температуру. 1 кг воды на 1 ° C равняется 1000 калорий. Иногда это называется килокалорий или или просто «большая» калория (калория с большой буквы). Это очень сбивает с толку. Намного лучше перейти к стандартной единице Джоуля для энергии. Преобразование

1 кал = 4.186 Джоулей

1 ккал = 4186 Дж

Хотя это устанавливает основную концепцию температуры и ее связи с энергией, ситуация более сложная. Часто требуется тепловая энергия, чтобы изменить состояние вещества — расположение и, следовательно, потенциальную энергию, связанную с его молекулярными взаимодействиями. Таким образом, для плавления льда или превращения воды в пар требуется тепловая энергия — без изменения температуры. Кроме того, наше понимание значения температуры развивается по мере того, как мы понимаем, как она связана с движением молекул.Эти и другие вопросы обсуждаются ниже.

Джо Редиш 19.11.11, 30.11.12

Пример удельной теплоемкости Задача

Энергия, необходимая для нагрева чего-либо, пропорциональна изменению массы и температуры материала. Константа пропорциональности называется удельной теплоемкостью.
Фото Йоханнеса В. на Unsplash

Удельная теплоемкость — это количество тепла на единицу массы, необходимое для повышения температуры материала на один градус Цельсия или Кельвина. Эти три примера задач удельной теплоемкости покажут, как найти удельную теплоемкость материала или другую информацию, включающую удельную теплоемкость.

Уравнение удельной теплоемкости

Уравнение, наиболее часто связанное с удельной теплоемкостью:

Q = mcΔT

, где
Q = тепловая энергия
m = масса
c = удельная теплоемкость
ΔT = изменение температуры = (T _final — T _{начальный} )

Хороший способ запомнить эту формулу: Q = «em cat»

По сути, это уравнение используется для определения количества тепла, добавляемого к материалу для повышения температуры на определенную величину (или количество теряется при остывании материала).

Это уравнение применимо только к материалам, которые остаются в одном и том же состоянии вещества (твердое, жидкое или газообразное) при изменении температуры. Фазовые изменения требуют дополнительных энергетических соображений.

Пример удельной теплоемкости Задача — найти количество тепла

Вопрос : 500-граммовый куб свинца нагревают от 25 ° C до 75 ° C. Сколько энергии требовалось для нагрева свинца? Удельная теплоемкость свинца составляет 0,129 Дж / г ° C.

Решение . Во-первых, давайте перейдем к известным нам переменным.

m = 500 грамм
c = 0,129 Дж / г ° C
ΔT = (T _final — T _initial ) = (75 ° C — 25 ° C) = 50 ° C

Вставьте эти значения в уравнение теплоемкости сверху.

Q = mcΔT

Q = (500 грамм) · (0,129 Дж / г ° C) · (50 ° C)

Q = 3225 Дж

Ответ : Для нагрева свинца потребовалось 3225 Джоулей энергии куб от 25 ° C до 75 ° C.

Пример удельной теплоемкости Задача — найти удельную теплоемкость

Вопрос: 25-граммовый металлический шар нагревается до 200 ° C с помощью энергии 2330 Дж.Какова удельная теплоемкость металла?

Решение : Перечислите известную нам информацию.

м = 25 грамм
ΔT = 200 ° C
Q = 2330 Дж

Поместите их в уравнение теплоемкости.

Q = mcΔT

2330 Дж = (25 г) c (200 ° C)

2330 Дж = (5000 г ° C) c

Разделите обе стороны на 5000 г ° C

c = 0,466 Дж / г ° C

Ответ : Удельная теплоемкость металла составляет 0,466 Дж / г ° C.

Пример удельной теплоемкости Задача — определение начальной температуры

Вопрос: Горячему куску меди весом 1 кг дают остыть до 100 ° C.Если медь выделяет 231 кДж энергии, какова начальная температура меди? Удельная теплоемкость меди составляет 0,385 Дж / г ° C.

Решение : Перечислите наши переменные:

m = 1 кг
T _final = 100 ° C
Q = -231 кДж (отрицательный знак означает, что медь охлаждается и теряет энергию.)
c = 0,385 Дж / г ° C

Нам нужно привести наши единицы в соответствие с единицами удельной теплоемкости, поэтому давайте преобразуем единицы массы и энергии.

м = 1 кг = 1000 грамм

1 кДж = 1000 Дж
Q = -231 кДж · (1000 Дж / кДж) = -231000 Дж

Подставьте эти значения в формулу теплоемкости.