Определить количество теплоты: 2. Расчёт количества теплоты, необходимого для нагревания тела

Содержание

Количество теплоты. Задачи 32 — 34


 

Задача 32. 
Определить количество теплоты, необходимое для нагревания 10 г азота от 20 до 25°С, если объем газа не изменяется. 
Решение:
М(N2) = 28 г/моль.

Количество теплоты, получаемое системой при изохорном процессе, может быть вычислено по уравнению: 

Qp = nCv(T2 — T1) = m/MCv(T2 — T1)

Молярная теплоемкость идеального газа при постоянном объеме для двухатомных молекул:

Cv = 5/2R . Следовательно, 

Qp = 10/28 . 5/2 . 8,314 . (25 — 20) = 37,116 Дж.

Ответ: Qp = 37,116 Дж.
 


Задача 33.
Определите количество теплоты, которое нужно затратить для нагревания 10 г водорода от 30 до 100 °С при постоянном объеме.

 
Решение:
М(Н2) = 2 г/моль.

Количество теплоты, получаемое системой при изохорном процессе, может быть вычислено по уравнению: 

Qp = nCv(T2 — T1) = m/MCv(T2 — T1)

Молярная теплоемкость идеального газа при постоянном объеме для двухатомных молекул:

Cv = 5/2R. Следовательно, 

Qp = 10/2 . 5/2 . 8,314 . (100 — 30) = 7274,75 Дж.

Ответ: 7274,75 Дж.
 


Задача 34.
Определите количество теплоты, которое нужно затратить для нагревания 8,5 г аммиака от 25 до 40 °С при постоянном объеме.
Решение:
М(NH3) = 17 г/моль.

Количество теплоты, получаемое системой при изохорном процессе, может быть вычислено по уравнению: 

Qp = nCv(T2 — T1) = m/MCv(T2 — T1)

Молекула аммиака имеет форму треугольной пирамиды. Молярная теплоемкость идеального газа при постоянном объеме без учета энергии колебательного движения, то есть при сравнительно невысоких температурах для нелинейных трехатомных и многоатомных молекул: 

Сv = 3R. Следовательно, 

Qp = 8,5/17 . 3 . 8,314 . (40 — 25) = 187 Дж.

Ответ: 187 Дж.


 

определить количество теплоты

определить количество теплоты


Задача 10151

Определить количество теплоты Q, которое надо сообщить кислороду объемом V = 50 л при его изохорическом нагревании, чтобы давление газа повысилось на δр = 0,5 МПа.


Задача 13334

Двухатомный идеальный газ (ν = 2 моль) нагревают при постоянном объеме до температуры 289 К. Определите количество теплоты, которое необходимо сообщить газу, чтобы увеличить его давление в n = 3 раза.


Задача 14703

Определить количество теплоты, прошедшее через бетонные стены коровника площадью 50 м2 за время t = 1 мин, если в помещении температура t1 = 15 °C, а снаружи t2 = –10 °C. Толщина стен ΔX = 25 см. Коэффициент теплопроводности H = 0,817 Дж/м.с.к.


Задача 16370

Определите количество теплоты, теряемое поверхностью расплавленной платины при t° = 1770°С за t = 1 мин., если площадь поверхности S = 100 см2. Коэффициент поглощения принять равным αт = 0,8.


Задача 17290

Определить количество теплоты Q, которое теряет комната в течение одного часа за счет теплопроводности воздуха, заключенного между оконными рамами. Площадь каждой рамы S = 3 м

2, расстояние между ними равно Х = 20 см, температура воздуха в помещении t1 = 22°C, за окном t2 = 8°С. Диаметр молекул воздуха равен D = 3 А. Температура между рамами равна среднему арифметическому между температурами T1 и T2, давление Р = 1 атм.


Задача 18264

В баллоне емкостью 40 л содержится азот при давлении р1 = 8 МПа и температуре t1 = –25 °С. Определить количество теплоты, которое следует подвести к азоту, чтобы повысить его температуру до t2 = 18 °С. Каково будет конечное давление азота в баллоне?


Задача 19739

Некоторая масса азота при давлении 106 Па имела объем 5 л, а при давлении 3·10

5 Па объем 2 л. Переход из первого состояния во второе происходит в два этапа: сначала по изохоре, затем по изобаре. Определить количество теплоты, израсходованное при этом переходе. Изобразить переход в координатах p,V и р,Т.


Задача 21369

Определить количество теплоты, прошедшее в течение 5 мин через слой зерна толщиной 2 м и площадью 1,5 м2, если разность температур верхней и нижней поверхностей 4°С. Коэффициент теплопроводности зерна 0,174 Дж/(м·с·К).


«Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела и выделяемого при охлаждении.

Батрак Елена Александровна Физика 8 класс дата: _______________

«Решение задач по теме: «Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела и выделяемого при охлаждении.

Задачи урока (физика):

  1. Отработка практических навыков расчета количества теплоты, необходимого для нагревания и выделяемого при охлаждении.

  2. Развитие навыков счета. Совершенствование умений переводить текст из одной формы записи в другую (задачу, сформулированную на естественном языке и решенную записать и решить на языке программирования).

  3. Совершенствование навыков оформления задач по физике.

Тип урока:

урок закрепления знаний.

Материальное обеспечение:

— раздаточный материал;

— подготовленный учителем файл MS Word, содержащий текст и решение задач;

— рабочие тетради.

Этапы урока:

  1. Проверка домашнего задания.

  2. Повторение изученного.

  3. Решение расчетных задач.

  4. Контроль.

  5. Подведение итогов урока.

  6. Инструктаж по домашнему заданию.

Ход урока:

1.

Проверка домашнего задания. (Фронтальный опрос)

— понятие удельная теплоемкость, количества теплоты;

— формула для расчета количества теплоты, необходимого для нагревания тела и выделяемого им при охлаждении;

2. Повторение изученного.

(Индивидуальный опрос, учащимся предлагается на карточках по одной задаче, необходимо ответить на вопрос и объяснить, почему они так считают)

Повторение материала по изученной теме можно провести в процессе решения качественных задач, например:

1. Почему в пустынях днем жарко, а ночью температура падает ниже 00 С?

2. По куску свинца и куску стали той же массы ударили молотком одинаковое число раз. Какой кусок нагрелся больше? Почему?

3. Почему железные печи скорее нагревают комнату, чем кирпичные, но не так долго остаются теплыми?

4. Медной и стальной гирькам одинаковой массы передали равные количества теплоты. У какой гирьки температура изменится сильнее? Почему?

3. Решение расчетных задач.

(Фронтальная, индивидуальная форма работы)

Целесообразно, если первая задача будут решены у доски с возможным коллективным обсуждением. Это позволит определять правильные подходы в рассуждениях и оформлении задач. После того как задача будет решена, учащимся предлагается составить программу на языке программирования Турбо Паскаль, проверить, правильно ли работает программа (ввести исходные данные при запуске программы), ввести новые данные при повторном запуске программы.

Задача 1.

Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить куску свинца массой 2 кг для его нагревания на 100С.

Дано:

m = 2 кг

c = 140 

Решение:

По таблице находим для свинца c = 140 

Q = cm

Ответ: Q = 2800 Дж

Q = ?

Вот мы с вами решили задачу по физике. А теперь давайте попробуем составить программу на языке Турбо Паскаль для ее решения (учитель оформляет задачу на доске, обращая внимание на оформление записи и задавая наводящие вопросы учащимся).

(Новые данные при повторном запуске программы: кирпич c = 880 , масса 1 кг, нагрели на 200 С. Ответ: Q = 17600 Дж)

Попробуйте, пожалуйста, самостоятельно решить одну из двух предложенных вам на карточках задач. Правильность своего решения вы можете проверить открыв текстовый файл (приложение 1).

(При самостоятельном решении у учеников возникают вопросы; наиболее часто задаваемые вопросы можно разобрать коллективно; на те вопросы которые носят частный характер, лучше давать индивидуальные ответы)

Задача 2*.

Какое количество теплоты отдает 5 л воды при охлаждении с 50

0 С до 100 С?

Текстовый файл содержит следующую информацию:

Дано:

V = 5 л

c = 4200 

t0 = 500 C

t1 = 100 C

0,005 м3

Решение:

m = 

Учебник “Физика-7” параграф 9 стр. 25

Учебник “Физика-8” параграф 35 стр.96

1 кДж = 1000 Дж

Удельная теплоемкость вещества (стр. 95, таблица 8, учебник “Физика-8”)

Q = ?

 

Ответ: Q = -840 кДж

Задача 3.* При нагревании куска меди от 200 С до 1700 С было затрачено 140000 Дж тепла. Определить массу меди.

Текстовый файл содержит следующую информацию:

Дано:

c = 400 

Q = 140000 Дж

t0 = 200 C

t1 = 170

0 C

Решение:

Q = cm(t1 – t0)

Учебник “Физика-8” параграф 35 стр.96

Удельная теплоемкость вещества (стр. 95, таблица 8, учебник “Физика-8”)

m = ?

Ответ: m = 2,33 кг

Задача 4.

Теплоемкость тела равна 400 Дж/кг.0С, масса 5 кг. При нагревании оно получило 8 кДж тепла. Определить изменение температуры тела.

Дано:

c = 400 

Q = 8 кДж

m = 5 кг

СИ

8000 Дж

Решение:

Q = cm

Ответ: 

 

4. Контроль (индивидуальная форма работы).

В-1

Задача 1.

Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить куску свинца массой 3 кг для его нагревания на 200 С.

Задача 2*.

Какое количество теплоты отдает 2 л воды при охлаждении с 200 С до 100 С?

Задача 3.*

При нагревании куска меди от 200 С до 1800 С было затрачено 140000 Дж тепла. Определить массу меди.

Задача 4.

Теплоемкость тела равна 800 Дж/кг.0С, масса 5 кг. При нагревании оно получило 8 кДж тепла. Определить изменение температуры тела.

В-2

Задача 1.

Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить куску свинца массой 3 кг для его нагревания на 50 С.

Задача 2*.

Какое количество теплоты отдает 6 л воды при охлаждении с 500 С до 300 С?

Задача 3.*

При нагревании куска меди от 700 С до 1700 С было затрачено 280000 Дж тепла. Определить массу меди.

Задача 4.

Теплоемкость тела равна 400 Дж/кг.0С, масса 5 кг. При нагревании оно получило 8 кДж тепла. Определить изменение температуры тела.

В-3

Задача 1.

Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить куску свинца массой 4 кг для его нагревания на 200 С.

Задача 2*.

Какое количество теплоты отдает 2 л воды при охлаждении с 400 С до 100 С?

Задача 3.*

При нагревании куска меди от 300 С до 1700 С было затрачено 21000 Дж тепла. Определить массу меди.

Задача 4.

Теплоемкость тела равна 400 Дж/кг.0С, масса 10 кг. При нагревании оно получило 8 кДж тепла. Определить изменение температуры тела.

В-4

Задача 1.

Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить куску свинца массой 5 кг для его нагревания на 100 С.

Задача 2*.

Какое количество теплоты отдает 2 л воды при охлаждении с 500 С до 100 С?

Задача 3.*

При нагревании куска меди от 7000 С до 1700 С было затрачено 140000 Дж тепла. Определить массу меди.

Задача 4.

Теплоемкость тела равна 400 Дж/кг.0С, масса 5 кг. При нагревании оно получило 12 кДж тепла. Определить изменение температуры тела.

5. Подведение итогов урока.

Итак, ребята, Чему вы сегодня научились на уроке и что узнали нового?

(При подведении итогов урока учащиеся должны придти к следующему выводу:

мы отработали навыки решения задач по теме “Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела и выделяемого при охлаждении”, а так же отработали навыки написания линейных программ, записи арифметических выражений, запуска и отладки программы. А так же мы увидели, как перекликаются и связаны такие предметы как физика, математика и информатика)

6. Инструктаж по домашнему заданию.

  1. Повторить п.33-35 учебника.

  2. Задачи и упражнения (учебник, стр. 126) №139 – 142.

Температура и количество теплоты — Справочник химика 21

    Рассмотрим теперь сложный процесс, состоящий из прямого цикла машины Мх и обратного цикла машины М . Этот процесс представляет собой, очевидно, обратимый цикл, так как он состоит из двух обратимых циклов. Во время сложного процесса при температуре 0 теплота не изменяется, потому что теплота Qo, которая передана машиной уИ1 при температуре снова поглощается при этой же температуре машиной Мг. Однако во время цикла при температуре количество теплоты Q поглощается машиной Му, а при температуре 2 количество Q2 передается машине М2. Поэтому можно машины М[ и Мг, когда они работают совместно по описанному выше способу, рассматривать как единую обратимую циклическую машину, которая действует между температурами /1 и t2. А для такой машины согласно определению функции / [c. 101]
    Передача теплоты вследствие теплопроводности происходит всегда в направлении уменьшения температуры. Количество теплоты, переносимое за единицу времени через произвольную изотермическую поверхность площадью Ру называется тепловым потоком Q. Тепловой поток, приходящийся на единицу площади изотермической поверхности, носит название плотно- [c.115]

    Важнейшей характеристикой любого топлива является его теплота сгорания (или энергоемкость). Теплотой сгорания (С) называют количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании единицы массы (кг) жидкого и твердого топлива или единицы объема (м ) газообразного топлива, измеряемых при постоянных давлении и температуре. Количество теплоты измеряют джоулями (Дж). Длительное время пользовались калориями (кал). Соотношение между ними 1 кал =4,1867 Дл, 1 ккал = =4,1867 кДж [c.8]

    Уравнение (7) может быть использовано для систем, работающих на тепловой энергии, при определении эффективности цикла Карно (обратимого) в данном интервале температур. Количество теплоты, которое следует подвести к дистиллятору, представляет собой минимальную энергию, определяемую из кривых рис. Х1Х-5, деленную на эффективность цикла Карно. [c.542]

    В 1850 г. Клаузиус, пытаясь найти соотношение между количеством теплоты в изолированной системе и абсолютной температурой этой системы, ввел термин энтропия. Он показал, что при любых самопроизвольных изменениях энергии энтропия системы должна-увеличиваться. Этот принцип был назван вторым началом термодинамики. [c.108]

    В 60-х годах прошлого столетия Бертло, уже завоевавший известность как органик-синтетик (см. гл. 5), обратился к термохимии. Он разработал методику проведения химических реакций в замкнутых сосудах, погруженных в воду заданной температуры. Определив температуру этой воды в конце реакции, можно было установить, какое количество теплоты выделяется в ходе данной реакции. [c.109]

    Определить количество теплоты, уносимой огарком из печи, в которой в течение 1 ч сжигают колчедан массой 9 т, если выход огарка на 1000 кг колчедана составляет 750 кг и его температура 500 °С. Удельная теплоемкость огарка 1 кДж/(кГ К). [c.73]

    В более сложных задачах оптимизации, возникающих на практике, нашей целью может быть сведение к минимуму стоимости последовательности реакторов, зависящей некоторым, иногда весьма сложным образом от параметров процесса. Нри этом может оказаться необходимым учитывать уравнение теплового баланса, поскольку расходы на ведение процесса, очевидно, будут зависеть от температуры в реакторах и количества теплоты, которое следует отвести. Таким образом, расходы на ведение процесса и капитальные затраты будут некоторой функцией варьируемых параметров [c.197]


    Рассмотрим зернистый слой высотой х, имеющий температуру верхнего торца н нижнего торца причем > 2- При отсутствии конвективных потоков газа в слое установится одномерный тепловой поток д, определяемый коэффициентом теплопроводности >.оэ при линейном распределении температуры по высоте слоя. Примем далее, что в направлении, одинаковом с направлением теплового потока, движется поток газа (жидкости) -с массовой скоростью (7 распределение температуры по высоте слоя остается при этом неизменным и одинаковым для обеих фаз. Такое допущение оправдано, если основное количество теплоты передается теплопроводностью. Конвективный тепловой поток [c.108]

    В технике часто необходимо подводить (или отводить) теплоту к газу (жидкости), текущему по трубе, которая заполнена зернистым слоем. Примером могут служить контактные аппараты для проведения каталитических реакций и аппараты для термической переработки твердого топлива. Об ычно нужно знать распределение температур в самом зернистом слое и необходимый для отвода определенного количества теплоты размер поверхности теплообмена или (при заданной поверхности) разность м ежду средней температурой газа в трубе и температурой среды, омывающей трубу снаружи. [c.127]

    Прямое нагревание слоя включением его в электрическую цепь. Определение средней температуры на поверхности зерен в этом методе также представляет значительную трудность, поскольку основное количество теплоты выделяется в. местах контакта зерен между собой. [c.144]

    Теплота — это форма энергии. Температура — это условная мера теплового состояния. Если тепловая энергия подводится при разных условиях, то изменение температуры при одном и том же количестве теплоты может быть различным. [c.36]

    Удельной теплоемкостью называется количество теплоты, требуемое для изменения температуры единицы массы или объема вещества на один градус. [c.45]

    Средней теплоемкостью называется отношение количества теплоты, получаемой или отдаваемой телом, к изменению его температуры. [c.45]

    При адсорбции на оксиде алюминия и силикагеле снижение температуры адсорбции способствует повышению поглотительной способности и увеличивает продолжительность фазы ад-со1)бции. Для них рекомендуется температура адсорбции не вы-и1б 30 °С. При осушке высоковлажного газа выделяется большое количество теплоты адсорбции. Для ее отвода рекомендуется применение охлаждающих змеевиков в слое адсорбента. При осушке на цеолите снижение температуры адсорбции вызывает уменьшение размеров входных окон н снижает поглотительную способность цеолитов. Нормальной температурой адсорбции для цеолитов считается 50—70 °С. [c.150]

    При расчете температурного поля пласта на входе в пласт (или на забое скважины) обычно задают постоянную температуру или полное количество теплоты, вносимой в пласт. Вопрос же об условиях на кровле и подошве пласта требует специального рассмотрения. [c.332]

    Рассмотрим случай, когда а 1. При этом входная температура существенно ниже средней температуры стенки Большое количество теплоты будет отводиться конвекцией, и так как величина А Г отрицательна то будет меньше единицы и им можно пренебречь. Уравнение (11-101, а) упростится [c.228]

    Отношение теплопередающих поверхностей составляет только 14,8, поэтому из промышленного аппарата через его поверхность можно удалить только в 14,8 1,28 = 19 раз больше теплоты. Стократное количество теплоты, таким образом, можно будет отвести только при условии установки дополнительного теплообменника или увеличения разности температур. Если исходить из обычного коэффициента увеличения масштаба К = 10, т. е. если расход питания будет увеличен только в 10 раз, то отклонения будут меньше. В этом случае получится  [c.236]

    Пример VI-4. Этилен в количестве 1 кмоль находится под давлением 50 ат и при температуре 40 °С (Г, = 313 К). Чему равно количество теплоты, необходимое для нагревания этого газа до температуры 80 °С (T a = 353 К) при данном постоянном давлении Мольная масса этилена Л1 = 28 кг/кмоль. [c.141]

    Среднюю мольную теплоемкость газов Ср можно рассчитать, пользуясь уравнением ( 1-14) (предназначенным для нахождения действительной мольной теплоемкости), но при значениях а, Ь, с и (1, данных в табл. 1-4 [8]. Мольная теплоемкость представляется как средняя для температур О и t° . При необходимости опреде-иить в пределах температур /2 и t нужно в соответствии с уравнением ( 1-13) вычислить количество теплоты Qp, при температурах от 0°С до /2 и Qp, при температурах от 0°С до и найти [c. 143]

    Во многих сильно экзотермических процессах необходимо отводить очень большие количества теплоты, чтобы процесс проходил в условиях выгодного отдаления от состояния равновесия или чтобы избежать перегрева каталитической массы, которая теряет активность при излишне высоких температурах. Создание аппарата, в котором проходит экзотермическая реакция, в виде котла, производящего пар для нужд завода, позволило рационально использовать отводимую теплоту. [c.400]


    При разборе задач регенерации теплоты приводились схемы поверхностных теплообменников (рис. 1Х-34), применяемых в контактных аппаратах. Если в системе, состоящей из теплообменника и реактора, полное количество теплоты, необходимое для нагревания газов до заданной температуры перед входом в реактор, поставляется газом, покидающим реакционное пространство, то такая система будет автотермической (рис. 1Х-58). [c.402]

    Необходимость применения принципа технологической соразмерности может быть показана на примере процесса абсорбции газа жидкостью с одновременной сильно экзотермической реакцией. В этом случае развитие поверхности соприкосновения фаз, к которому обычно стремятся при проведении процессов такого типа, целесообразно только в определенных пределах. При возрастании скорости абсорбции увеличивается количество теплоты, выделяемой в единице объема аппарата, а следовательно, повышается температура системы (рис. 1Х-73,а). Вследствие увеличения температуры возрастает равновесное давление газа над жидкостью ро (рис. 1Х-73, б) и уменьшается движущая сила процесса р — ро-Таким образом, процесс будет протекать вдали от состояния равновесия. Изменение величины движущей силы с повышением температуры представлено на рис. 1Х-73, в. Скорость абсорбции возрастает с развитием поверхности соприкосновения фаз и увеличением температуры в соответствии с зависимостями, рассмотренными в разделе УИ1. Резюмируя, можно утверждать, что существует оптимальная величина поверхности соприкосновения фаз для определенных условий отвода теплоты Из системы при данном тепловом эффекте реакции, обеспечивающая максимальную скорость процесса (рис, 1Х-73,г).[c.422]

    Материальный баланс составляем на основе лабораторного анализа маточного раствора, известкового молока и потока питания системы (могут использоваться также данные исследований на установках большего масштаба). Затем проводим стехиометрические расчеты- для определения составов отдельных потоков. Имея материальный баланс и зная температуры, при которых должен проходить процесс, выполняем термохимические расчеты, чтобы установить количества теплоты, поглощаемые или выделяемые в ходе реакций. Далее составляем тепловой баланс системы. [c.428]

    Условием теплового подобия будет п-кратное увеличение потока теплоты, переносимого в слое катализатора и отводимого через стенку аппарата. При соблюдении идентичности распределений температур в модели и образце количество теплоты Qs, переносимое в слое катализатора, будет прямо пропорционально Хз, площади боковой поверхности реактора и обратно пропорционально диаметру аппарата  [c.468]

    В термодина. мике [8] показано, что температура Т является интегрирующим делителем элементарного количества теплоты dq, которое зависит от характера процесса и не является полным дифференциалом. В результате определяется полный дифференциал энтропии ds dq/T, являющейся функцией состояния. Это дает возможность записать уравнение первого закона тер.модинамики в виде [c.114]

    Теплоемкость. Для измерения количества теплоты, подводимой к га у (или отводимой от него), надо знать удельную теплоемкость газа. Удельной теплоемкостью (или просто теплоемкостью) называется количество теплоты, которое необходимо подвести к единице количества вещества (или отвести от него), чтобы повысить (или понизить) его температуру на один градус. [c.25]

    Количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг жидкости, нагретой до температуры кипения, в 1 кг сухого насыщенного пара, называют теплотой парообразования. С увеличением давления теплота парообразования уменьшается. [c. 33]

    Коэффициентом теплопроводности материала называется количество теплоты, проходящее в единицу времени через 1 его поверхности при толщине в 1 м и разности температур на противоположных поверхностях в I К. [c.36]

    Количество теплоты, передаваемое в единицу времени 1 стенки подсчитывается по формуле соответственно температуры жидкости и стенки. [c.38]

    Как видно из рис. IV, 5, в некотором интервале температур вещество поглощает значительно большее количество теплоты, чем то, которое соответствовало бы кривой теплоемкости при отсутствии пика. Эта дополнительная теплота связана с превращением второго рода, но она поглощается в некотором ин- [c.143]

    При этом оказывается, что некоторые величины можно измерить непосредствеино. Так, например, измеряются длины отрезков сравнением с отрезком, длина которого принята за единицу. То же относится ко времени, силе, температуре, количеству теплоты, числовые значения которых получаются неиосредственным сравнением с единицей времени, силы, температуры, и теплоты.[c.94]

    Изобарный потенциал реакции можно определить также через энтропию системы. Этот расчет основан на определении теплоемкости при разных температурах. Количество теплоты, которое поглощается тглом, равняется, как известно, произведению его теплоемкости на повышение температуры, т. е. [c.97]

    Это открытие было очень важно и практически полезно, но все же не давало возможности установить некую универсаль. ную связь между теплотой и температурой, независящую конкретного вещества. Если бы такая связь была установлена, то, измеряя соответствующие изменениям температуры количества теплоты (а это уже умели делать в конце ХУШв.), можно было бы построить единую универсальную шкалу темпе, ратур. [c.48]

    К счастью, установить правильные атомные веса можно и другими способами. Например, в 1818 г. французский химик Пьер Лун Дюлонг (1785—1838) и французский физик Алексис Терез Пти (1791—1820) определили атомный вес одного из таких элементов . Они обнаружили, что удельная теплоемкость элементов (количество теплоты, которое необходимо полвести к единице массы вещества, чтобы повысить его температуру на один градус) обратно П ропорцн-ональил атомному весу. Иными словами, если атомный вес элемента X вдвое больше атомного веса элемента у, то после поглощения одинаковыми весовыми количествами элементов одинакового количества тепла температура у повысится вдвое больше, чем температура X. Это и есть закон удельных теплоемкостей. [c.61]

    Реакторы можно классифицировать, например, по способу отведения теплоты. Если теплота остается в реакционной смеси, то реактор называется адиабатическим. Если же общее количество теплоты каким-либо способом отводится в окружающую среду и температура при этом остается постоянной (Т = onst), то реактор называется изотермическим. Во всех остальных случаях, когда часть теплоты отводится, а часть остается в реакторе, реакторы называют политропными.  [c.215]

    В изотермических реакторах образующееся или потребляемое количество теплоты каким-либо способом отводится или подвозится без изменения температуры в реакторе. Сначала рассмотрим экзотермические реакции. В этом случае отвод теплоты можно осуществить только за счет теплообмена, а = О и температура отводящей теплоту среды низкая. Разность температур продукта и отводящей теплоту среды А Г при этом незначительна. Изотермические реакции можно проводить только в непрерывнодействующих реакторах, так как в реакторах периодического действия скорость тенлопереноса должна изменяться в зависимости от времени, чтобы поддерживать постоянную температуру продукта. [c.223]

    С другой стороны, некоторые данные, приводимые в литературе, были определены для нагретого сырья в лабораторной установке непрерывного действия. Постоянная температура в реакционной зоне поддерживалась посредством наружной электрообмотки . Количество теплоты, сообщаемой на входе для поддержания постоянной температуры, измерялось электрическим ваттметром. Определяемая в этом случае теплота реакции является теплотой реакции в рабочих условиях. Эта величина обычно несколько превышает теплоту реакции в стандартных условиях.[c.41]

    Условная температура является интегрирующим делителем ди( х11еренциала количества теплоты, что позволяет считать величину dSy полным дифференциалом, а условную энтропию — функцией состояния Sy / (/7, Т) = f (v, Т). [c.116]


Расчет количества теплоты. Теплота сгорания топлива. 8-й класс

Задачи урока:

Обучающая: закрепление знаний по данным темам; формирование умений учащихся применять полученные знания при решении задач различного типа (графические, качественные, количественные, экспериментально-исследовательские).

Развивающая: развивать смекалку, творческие способности, интерес к получаемым знаниям по предмету; развитие компетентности в сфере самостоятельной познавательной деятельности, критического мышления; навыков работы в команде; умения применять полученные знания на практике.

Воспитательная: воспитывать внимательность, бережное отношение к природе.

Оборудование: мензурки, термометры, вода, кубики (имитация видов топлива), линейки, табличный материал, сборники задач В.И. Лукашика, кроссворды “Тепловые явления”, тесты по физике 8 класс, модель молекулы СО2.

Девиз урока: Три года на камне просидишь – и камень нагреется (японская пословица).

Ход урока

  1. Приветствие. Актуализация темы урока.
  2. Проверка знаний учащихся (фронтальный опрос).
  3. Решение задач.
  4. Закрепление знаний.
  5. Подведение итогов.
  6. Задание на дом.

Ход урока

1. Приветствие. Актуализация темы урока.

Учитель. Сегодня на уроке мы будем решать задачи на пройденные нами темы: “Расчет количества теплоты”, “Теплота сгорания топлива”.

Очень часто в жизни требуется уметь пользоваться тепловыми расчетами. Например, при строительстве зданий учитывается, какое количество теплоты должна отдавать зданию вся система отопления. Какое топливо и в каком количестве надо использовать, чтобы получить максимальное Q при наименьших затратах, то есть надо уметь рассчитывать Q, а значит решать задачи.

2. Проверка знаний учащихся.

Вопросы для фронтального опроса:

  1. Что называется количеством теплоты?
  2. По какой формуле его можно найти? (Q = сm·(t2° – t1°)) Единица измерения? (Дж)
  3. От каких величин зависит Q? (Масса, температура, удельная теплоемкость)
  4. Каков физический смысл С? Назовите единицы измерения её.
  5. Какие вещества можно отнести к топливу? (Дрова, уголь, торф…)
  6. Итак, при сжигании топлива выделяется… (Тепло)
  7. Источником этой энергии является… (Соединение атомов в молекулы) – демонстрация на модели молекулы СО2 ).
  8. Чем характеризуется топливо? (Удельной теплотой сгорания)
  9. Дать определение удельной теплоты сгорания. Назвать единицу измерения. ( Дж/кг)
  10. Значит, чтобы сравнивать топливо надо знать … (Удельную теплоту сгорания).

3. Решение задач.

а) качественные задачи.

1) На что больше расходуется энергии: на нагревание чугунного горшка или воды, налитой в него, если их массы одинаковы?
2) Почему теплота сгорания сырых дров меньше теплоты сгорания сухих дров деревьев той же породы?
3) Алюминиевую и серебряную ложки одинаковой массы опустили в кипяток. Равное ли количество теплоты получат они от воды?
4) Почему в пустынях днем жарко, а ночью температура падает ниже 0°С?

б) графические задачи.

1) В алюминиевом чайнике нагрелась вода. Построен график зависимости количества теплоты, полученной телом, от времени. Укажите, какой из графиков построен для воды, а какой для чайника?

Рис. 1.

2) На одинаковых горелках нагревались вода, медь и железо равной массы. Укажите, какой график построен для воды, какой для меди, какой для железа. Ответ обоснуйте. (Потери некоторого количества теплоты в пространство не учитывать)

Рис. 2.

в) экспериментальные задачи.

1) Даны: сосуд с холодной водой, термометр, мензурка. Определите количество теплоты, которое потребуется для нагревания этой воды до температуры 80°С.

Решение: начальную температуру воды можно определить термометром, а объем воды – мензуркой. Запишем данные задачи.

2) Даны кубики одинакового размера из сосны и березы. Нужно определить количество теплоты, которое выделится при полном сгорании этих видов топлива.

Решение: количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива, определяется по формуле

Q = q·m, где q – удельная теплота сгорания топлива (эту величину находим по таблице). Массу топлива определяем по формуле m = ·v. Плотность березы и сосны найдем по таблице, а объем с помощью математических расчетов: V=a·b·c=а3.

Рис. 3.

Отсюда можно сделать вывод, что березовые дрова дают больше тепла, чем сосновые при одинаковой массе. Это обстоятельство было замечено людьми давно. Так под Гурьевском в Кемеровской области было столько берез, что его называли “гнездом берез”. В этом городе был металлургический завод, а тепло получали за счет сжигания берез, которые рубили в округе 100 лет, и до сих пор в этом месте березы мало. Надо помнить о бережном отношении к природе.

г) количественные задачи.

1) Определите удельную теплоёмкость металла, если на нагревание бруска массой 100 г, сделанного из этого металла, от 20°С до 24°С потребовалось 152 Дж теплоты.

Ответ: 380 Дж/кг·°С, по таблице находим, что это латунь.

2) На сколько градусов нагреется кусок алюминия массой 2 кг, если ему сообщить такое количество теплоты, какое идет на нагревание воды массой 880 г от 0°С до 100°С?

Ответ: 200° С.

4. Подведение итогов урока:

1) комментирование оценок;

2) домашнее задание: решить задачи №№ 1002, 1004, 1044.

Процессы парового нагрева – расчет нагрузки

Обычно паровой нагрев используется для

  • изменения температуры продукта или жидкости
  • поддержания температуры продукта или жидкости

Преимущество пара заключается в большом количестве тепла энергия, которую можно передать. Энергия, выделяющаяся при конденсации пара в воду, находится в пределах 2000 — 2250 кДж/кг (в зависимости от давления) — по сравнению с водой с 80 — 120 кДж/кг (при разнице температур 20 — 30 o С ).

Изменение температуры продукта — нагрев продукта с пара

количество тепла, необходимое для повышения температуры вещества, может быть выражено как:

Q = MC P DT (1)

где

Q 9002 Q = количество энергии или тепла (Kj)

м

м 9002 м = масса вещества (кг)

C P = удельная температура вещества (кДж / кг o C ) — Свойства материалов и теплоемкость обычных материалов

dT = повышение температуры вещества ( o C)

Имперские единицы? — Проверьте конвертер единиц!

Это уравнение можно использовать для определения общего количества тепловой энергии для всего процесса, но оно не принимает во внимание скорость теплопередачи , которая составляет:

  • количество тепловой энергии, передаваемой в единицу времени

В непоточных установках нагревается фиксированная масса или отдельная партия продукта. В приложениях проточного типа продукт или жидкость нагреваются, когда они постоянно текут по поверхности теплопередачи.

Непроточный или периодический нагрев

В непроточных устройствах технологическая жидкость хранится в виде единой порции в резервуаре или сосуде. Паровой змеевик или паровая рубашка нагревают жидкость от низкой до высокой температуры.

Средняя скорость передачи тепла для таких применений может быть выражена как:

P = MC P DT / T (2)

, где

p = средняя скорость передачи тепла или мощность (кВт (кДж/с))

m = масса продукта (кг)

c p = удельная теплоемкость продукта (кДж/кг. o C) —  Свойства материалов и теплоемкость обычных материалов

dT = изменение температуры жидкости ( o C)

t общее время нагрева в течение которого 2

t происходит (секунды)

Пример — Время, необходимое для нагрева воды с прямым впрыском пара

Время, необходимое для нагрева 75 кг воды (c p = 4,2 кДж/кг o C)  из температуры 20 o C в 75 o C с паром, произведенным из котла мощностью 200 кВт (кДж/с) можно рассчитать путем преобразования уравненияОт 2 до

T = MC P DT / P

= (75 кг) (4. 2 KJ / кг O C) ((75 O C) — (20 O C) ) / (200 кДж/с)

 = 86 с

Примечание! — при прямом впрыске пара в воду весь пар конденсируется в воду и вся энергия пара передается мгновенно.

При нагреве через теплообменник — имеет значение коэффициент теплопередачи и разница температур между паром и нагретой жидкостью.Повышение давления пара увеличивает температуру и увеличивает теплопередачу. Время нагрева уменьшается.

Общее потребление пара может увеличиться из-за более высоких потерь тепла или уменьшиться из-за более короткого времени нагрева, в зависимости от конфигурации фактической системы.

Проточные или непрерывные процессы нагрева

В теплообменниках продукт или поток жидкости постоянно нагреваются.

Преимущество пара заключается в однородной температуре поверхностей нагрева, поскольку температура поверхностей нагрева зависит от давления пара.

Средняя теплопередача может быть выражена как

P = C P DT M / T DT M / T 9003,

, где

p = средняя скорость теплообмена (кВт (кДж / с ))

м/т = массовый расход продукта (кг/с)

c p = удельная теплоемкость продукта (кДж/кг.

dT = изменение температуры жидкости ( o °C) S = P / H E (4)

, где

м S = Масса пара (кг / с)

P = расчетная теплопередача (кВт)

h e = энергия испарения пара (кДж/кг)

Энергия испарения может быть найдена в Таблице паров при различных давлениях пара с единицами СИ или в таблице Steam с имперскими единицами.

Пример — периодическое нагревание паром

Количество воды нагревается паром 5 бар (6 бар абс. ) от температуры 35 o C до 100 o C за период 20 минут (1200 секунд) . Масса воды 50 кг , удельная теплоемкость воды 4,19 кДж/кг. или С .

Скорость теплопередачи:

P = (50 кг) (4,19 кДж/кг o C) ((100 o C) — (35 o C)) / (1200 3 с)

    = 11.35 кВт

Размер пара:

м S = (11,35 кВт) / (2085 KJ / KG)

= 0,0055 кг / с

= 19,6 кг / ч

Пример — Непрерывный нагрев паром

Вода, протекающая с постоянной скоростью 3 л/с , нагревается от 10 o C до 60 o C паром при 8 бар 033 абс) .

Расход тепла можно выразить следующим образом:

P = (4.19 кДж/кг. o C) ((60 o C) — (10 o C)) (3 л/с) (1 кг/л)

    = 628,5 кВт

1 ​​9000 Расход пара Быть выраженным как:

м S = (628,5 кВт) / (2030 кДж / кг)

33

= 0,31 кг / с

= 1115 кг / ч

Вопрос Видео: вычисление тепловая энергия, передаваемая воде за счет ее удельной теплоемкости

Стенограмма видео

В ходе эксперимента было установлено, что реакция привела к изменению температуры 80 граммов воды на 15 градусов Цельсия. Каково значение в джоулях для тепловая энергия, переданная в этой реакции? Используйте значение 4,2 Дж на грамм. на градус Цельсия для удельной теплоемкости воды.

Эксперимент, который этот вопрос речь идет скорее всего о калориметрическом эксперименте. Калориметрические эксперименты выполняются в устройствах, называемых калориметрами, и их цель часто состоит в том, чтобы найти изменение энергии, связанной с процессом.Для проведения калориметрии эксперимент, мы помещаем наш образец, в данном случае наши реагенты, внутрь калориметра, который будет отдавать тепло, которое поглотит вода. Затем мы можем измерить изменение температура воды для расчета количества тепла, выделяемого в результате реакции, это то, что нас просят вычислить в этом вопросе.

Мы можем рассчитать количество тепла который передается с использованием результатов калориметрического эксперимента через этот формула, которая говорит нам, что теплота равна массе, умноженной на удельную теплоемкость емкость, умноженная на изменение температуры. Мы можем рассчитать количество теплоты который переносится реакцией с использованием калориметра с использованием изменения температуры воды, так как количество теплоты, которое выделяется при реакции, будет равно количество теплоты, которое поглощает вода.

Итак, задача говорит нам, что мы имеют 80 граммов воды, а удельная теплоемкость принимает значение 4,2. джоулей на грамм на градус Цельсия. И проблема говорит нам об изменении при температуре 15 градусов Цельсия.Мы заметим, что наши единицы отменяются, оставив нас в единицах джоулей, чего и требовала задача. И умножая все насквозь, найдем, что в результате этого было передано 5040 Дж теплоты. реакция.

Обычно цель калориметрии Эксперименты заключаются в расчете изменения энергии в результате реакции. В условиях постоянного давления, изменение энергии будет равно теплоте, которую мы рассчитали. Но эта проблема не совсем дала нам достаточно информации, чтобы определить это, поскольку нам не сообщают, изменилось ли температура повышалась или понижалась. Таким образом, изменение энергии может быть 5040 джоулей или может быть минус 5040 джоулей. Мы просто хотели убедиться, учитывая это количество информации. Но этот вопрос не задавал нам изменение энтальпии; он просто попросил нас определить количество тепловой энергии, которое в этой реакции было передано 5040 джоулей.

Как рассчитать тепловыделение в ваттах?

Создано

авторомAjitkumar Ananthu Jeyakumar

Тепловыделение является одним из решающих факторов при проектировании компонентов теплопередачи. Например, мы можем использовать возможности рассеивания тепла для определения эффективности теплообменника.

Как с помощью CFD можно рассчитать количество тепла, рассеиваемого жидкостью?

Решение

Чтобы определить, сколько тепла жидкость теряет (или получает) через систему, мы можем использовать следующее уравнение:

$$ Q = m C_p \Delta T \tag{1} $$

Где \(Q\) (\(W\)) — тепло, которое жидкость теряет/приобретает, \(m\) (\(\frac{kg}{s}\)) — массовый расход жидкость, \(C_p\) (\(\frac{J}{kg.K}\)) — удельная теплоемкость жидкости, а \(\Delta T\) \((K)\) — разница температур между выходом и входом.

В следующем разделе мы покажем, как использовать эту формулу на примере теплообменника.

Ожидаемый результат

Рассмотрим моделирование сопряженной теплопередачи (CHT) с использованием кожухотрубного теплообменника с рисунка 1:

Рисунок 1: Вода со стороны трубы рассеивает тепло от горячего воздуха со стороны кожуха теплообменника.

Из уравнения 1 мы знаем, какая информация необходима для расчета рассеивания тепла на горячей жидкости. Общий массовый расход воздуха \(m\) и температура воздуха на входе \(T_{Inlet}\) предоставляются в качестве граничных условий для моделирования.

Рисунок 2: Если вы используете фиксированное значение или объемный расход для входа, вы также можете рассчитать массовый расход.

На вкладке Материалы мы можем получить удельную теплоемкость \(C_p\) жидкости:

Рисунок 3: Удельная теплоемкость показывает, сколько тепла необходимо для повышения температуры 1 кг данного вещества на 1 кельвин.

Перед расчетом количества тепла, рассеиваемого горячим воздухом, необходимо определить температуру воздуха на выходе. Чтобы получить эту информацию, мы можем установить контроль результатов по площади для воздуховыпускного отверстия и запустить моделирование CHT.

Рис. 4. С помощью контроля среднего результата по площади мы можем быстро получить все параметры для определенных лиц.

Используя уравнение 1 в качестве эталона, общее количество тепла, рассеянного (\(Q\)) от горячего воздуха в этом примере, составляет:

$$ Q = 0. 21 \times 1004 \times (335,58\ – 573,15) =\ – 50089\ W \tag{2}$$

Обратите внимание, что значение \(Q\) в уравнении 2 отрицательно, так как горячий воздух теряет тепло через систему.

Если вы хотите узнать больше о теплообменниках, ознакомьтесь с этим пошаговым руководством.

Если ни одно из приведенных выше предложений не решило вашу проблему, опубликуйте сообщение о проблеме на нашем форуме или свяжитесь с нами.

Методы оценки потребления пара

Как рассчитать потребность в паре для проточных и непроточных систем.Включая прогрев, потери тепла и рабочие нагрузки.

Оптимальная конструкция паровой системы во многом зависит от того, точно ли установлен расход пара. Это позволит рассчитать размеры труб, а вспомогательные устройства, такие как регулирующие клапаны и конденсатоотводчики, могут быть рассчитаны для получения наилучших возможных результатов. Потребность установки в паре может быть определена несколькими различными методами:

Расчет
Анализируя выход тепла на объекте установки с использованием уравнений теплопередачи, можно получить оценку потребления пара. Хотя теплопередача не является точной наукой и может быть много неизвестных переменных, можно использовать предыдущие экспериментальные данные из аналогичных приложений. Результаты, полученные с помощью этого метода, обычно достаточно точны для большинства целей.

Измерение
Потребление пара можно определить прямым измерением с использованием расходомера. Это позволит получить относительно точные данные о потреблении пара для существующей установки. Однако для завода, находящегося еще на стадии проектирования или еще не запущенного в эксплуатацию, этот метод малопригоден.

Тепловая мощность
Тепловая мощность (или расчетная мощность) часто указывается на паспортной табличке отдельного элемента установки, как указано производителем. Эти характеристики обычно выражают ожидаемую тепловую мощность в кВт, но требуемый расход пара в кг/ч будет зависеть от рекомендуемого давления пара.

Изменение любого параметра, которое может изменить ожидаемую тепловую мощность, означает, что тепловая (расчетная) мощность и подключенная нагрузка (фактический расход пара) не будут совпадать. Рейтинг производителя указывает на идеальную мощность изделия и не обязательно соответствует подключенной нагрузке.

Домашнее задание по химии I, экзамен 3

Домашнее задание по химии I, экзамен 3

Страница домашнего задания по химии I, материал для экзамена 3

Страница домашнего задания без видимых ответов

На этой странице есть все необходимые домашние задания по материалу третьего экзамена первого семестра по общей химии. Учебник, связанный с этим домашним заданием, — ХИМИЯ Центральная наука Браун, ЛеМей, и др.др. Последним изданием, которое я требовал от студентов, было издание 12 th («ХИМИЯ. Центральная наука», 12-е изд. Брауна, Лемея, Берстена, Мерфи и Вудворда), но для этого курса подойдет любое издание этого учебника.

Примечание: вы ожидаете, что дойдет до конца задач в вашем учебнике, найдет похожие вопросы и решит эти задачи. Это всего лишь обязательных задач для викторины. Вы также должны изучить упражнения в главах.Упражнения представляют собой отработанные примеры вопросов в конце главы. В учебном пособии также проработаны примеры.

Это голые вопросы. Вопросы из учебника будут содержать дополнительную информацию, которая может оказаться полезной и которая связывает задачи с приложениями в реальной жизни, многие из которых относятся к биологии.

Термохимия (гл. 5)
  1. Ответьте на следующие вопросы по термохимии.
    • Что такое первый закон термодинамики?
    • Ответ
      Энергия не может быть создана или уничтожена, она может менять форму, но общее количество энергии во Вселенной остается постоянным.Энергия сохраняется.
    • Что такое функция состояния?
    • Ответ
      Величины функций состояния не зависят от пути. Любое свойство системы, например температура, где значение этого свойства не зависит от того, как оно туда попало, является функцией состояния.
    • Напишите выражение первого закона термодинамики через внутреннюю энергию и определите словами и уравнениями, что представляет собой каждый член.
    • Ответ
      ∆E = q + w, где ∆E — изменение внутренней энергии, q — добавленное или отведенное тепло, а w — работа, совершаемая системой или над ней.

      q = CΔT и w = — PΔV

      C — теплоемкость, ΔT — изменение температуры, P — давление, ΔV — изменение объема.

    • Дайте определение экзотермическому и эндотермическому. Каковы математические знаки внутренней энергии и энтальпии, когда процесс является экзотермическим?
    • Ответ
      Экзотермический означает, что энергия выделяется из системы, а эндотермический означает, что энергия поглощается системой. И ΔE, и ΔH отрицательны для экзотермических процессов.
    • При каком условии ΔE = q? При каком условии ΔH = q?
    • Ответ
      Поскольку w = -PΔV, q = CΔT и ΔE = q + w, при постоянном объеме (ΔV = 0)
      ΔE = C v ΔT + 0 = q v , где нижний индекс v указывает на постоянный объем.

      При постоянном давлении ΔH = C p ΔT = q p .

  2. Мармеладный мишка массой 0,88 г сжигается в бомбовом калориметре. Температура началась в 21.5°С и стабилизировалась при 24,2°С. Изготовитель бомбового калориметра определил теплоемкость калориметра равной 11,4 кДж/°С. Рассчитайте теплоту сгорания одного грамма мармеладного мишки.
    Ответ
    ΔE = C v ΔT = (11,4 кДж/°C)(24,2-21,5°C) = (11,4 кДж/°C)(2,7°C) = 30,78 кДж (30,78 кДж)/(0,88 г) = 34,98 кДж/г
  3. При сжигании 100 г образца метана СН 4 в бомбовом калориметре температура изменяется с 21 °С до 31 °С и выделяется 2200 Дж тепла.Какова удельная теплоемкость метана?
    Ответ
    ΔE = C v ΔT ⇒ C v = ΔE/ΔT = (2200 Дж)/(10 °C) = 220 Дж/°C Удельная теплоемкость = C v /г = (220 Дж/°C)/(100 г) = 2,20 Дж/г-°C
  4. Температура блока меди массой 0,85 кг оказалась равной 21 °C. Медь поместили на солнце и подняли температуру до 28 °C. Примите удельную теплоемкость меди равной 0,385 Дж/г-°С и определите количество теплоты, поглощенное куском меди.
    Ответ
    ΔH = C p ΔT = (850 г)(0,385 Дж/г-°C)(7 °C) = 2291 Дж = 2,3 кДж
  5. Кусок твердого калия массой 0,258 г помещают в воду внутри калориметра кофейной чашки, что приводит к бурной реакции. Предположим, что общий объем полученного раствора составляет 100 мл. Температура раствора изменяется от 22°C до 25,1°C за счет реакции. Какое количество теплоты выделяется в этой реакции на 1 грамм калия? Предположим, что плотность раствора после реакции равна плотности воды и что теплоемкость раствора и реакционного сосуда обусловлена ​​только водой, удельная теплоемкость которой равна 4.184 Дж/г-°С.
    Ответ
    ΔH = C p ΔT = (100 г)(4,184 Дж/г-°C)(3,1°C) = 1297 Дж (1297 Дж)/(0,258 г) = 5027 Дж/г .
  6. Образец натрия массой 22,99 г реагирует с 1,0 л воды в калориметре постоянного давления следующим образом: температура воды колеблется от 20°C до 65°C. Предположим, что объем раствора остается равным 1,0 л, но плотность изменяется до 1.02 г/мл, а удельная теплоемкость изменяется до 4,00 Дж/г-°C. Сколько тепла выделяется на каждый моль произведенного H 2 (g)?
    Ответ
    ΔH = C p ΔT = (1000 мл)(1,02 г/мл)(4,00 Дж/г-°C)(45°C) = 183600 Дж = 183,6 кДж
    22,99 г Na(s) ) (
    1 моль Na
     
    22.99 г Na(s)
    ) (
    1 моль H 2 (г)
     
    2 моль Na
    )   = 0,5 моль H 2 (г)
    (183,6 кДж)/(0,5 моль H 2 (г)) = 367. 2 кДж на моль H 2 (g) .
  7. Блок никеля массой 1,5 кг при температуре 100 °С помещают в 500 мл воды с температурой 21 °С. Чему равна конечная температура, если предположить, что удельная теплоемкость никеля равна 0,44 Дж/г-°С, а удельная теплоемкость воды равна 4,184 Дж/г-°С. Подсказка: общее количество потерянного тепла равно общему полученному теплу!
    Ответ
    Общее количество тепла, потерянного Ni = (1500 г Ni)(0,44 Дж/г-°C)(100 °C — T f ) Общее тепло, полученное H 2 O = (500 мл)(1 г/1 мл)(4.184 Дж/г-°C) (T f — 21°C) Установите два выражения равными друг другу и найдите T f = 40 °C .

    ——————

    Обратите внимание, что для расчета общего количества тепла, потерянного никелем, конечная температура была вычтена из начальной температуры, чтобы получить положительное число.

    Другой способ взглянуть на это — записать выражения для ΔH никеля и ΔH воды, а затем сделать ΔH никеля отрицательным значением ΔH воды. Это потому, что Ni выделяет тепло, а вода поглощает такое же количество тепла.

    ΔH вода = (500 мл)(1г/1мл)(4,184 Дж/г-°C)(T f — 21°C)

    ΔH Ni = (1500 г Ni)(0,44 Дж/г-°C)(T f — 100 °C)

    ΔH вода = -ΔH Ni дает те же выражения, что и выше.

  8. Какая химическая реакция соответствует ΔH o f для каждого из следующих веществ?
    • HClO
    • Ответ
      ½H 2 (г) + ½Cl 2 (г) + ½O 2 (г) → HClO
    • С 2 Н 5 ОХ
    • Ответ
      2C(т) + 3H 2 (г) + ½O 2 (г) → C 2 H 5 OH
    • КМНО 4
    • Ответ
      K(s) + Mn(s) + 2O 2 → KMnO 4
  9. Используйте Приложение C для расчета ΔH° для каждой из следующих реакций?
    • 4FeO(т) + O 2 (г) → 2Fe 2 O 3 (т)
    • Ответ
      ΔH rxn = (2 моль)(-822. 16 кДж/моль) — (4 моль)(-297,9 кДж/моль) = -452,72 кДж
    • H 2 SO 4 (л) + 2NaCl(т) → 2HCl(г) + Na 2 SO 4 (т)
    • Ответ
      (-1387,1 кДж) + (2)(-92,30 кДж) — (-814,0 кДж) — (2)(-410,9 кДж) = 64,1 кДж
    • 4HNO 3 (г) + 2H 2 O(г) → 2N 2 H 4 (г) + 7O 2 (г)
    • Ответ
      (2)(95,4 кДж) + 0 — 4(-134.63 кДж) — (2)(-241,82 кДж) = 1212 кДж
    • C 2 H 5 OH(ж) + O 2 (ж) → H 2 O(ж) + CO 2 (ж)
    • Ответ
      (-285,83 кДж) + (-393,5 кДж) — (-277,7 кДж) — 0 = -401,63 кДж
  10. Рассчитайте ΔH для

    O 3 (ж) + 2NO 2 (ж) → N 2 O 5 (ж) + O 2 (ж)

    Учитывая следующие уравнения:

    O 3 (г) + NO 2 (г) → NO 3 (г) + O 2 (г)     ΔH = 10. 1 кДж

    N 2 O 5 (ж) → NO 3 (ж) + NO 2 (ж)     ΔH = 48,3 кДж

    Ответ
    Переключите второе уравнение и добавьте к первому.

    O 3 (г) + NO 2 (г) → NO 3 (г) + O 2 (г)     ΔH = 10,1 кДж

    NO 3 (г) + NO 2 (г) → N 2 O 5 (г))     ΔH = -48,3 кДж

    Объединение уравнений дает:

    O 3 (г) + 2NO 2 (г) → N 2 O 5 (г) + O 2 (г)     ΔH = -38.2 кДж

  11. Рассчитайте ΔH для

    4K 2 O(s) + 3O 2 (g) → 3K 2 O 2 (s) + 2KO 2 (s)

    Учитывая следующие уравнения:

    K 2 O(s) + ½O 2 (g) → K 2 O 2 (s)     ΔH = -132,6 кДж

    4KO 2 (т) → 2K 2 O(т) + 3O 2 (г)     ΔH = 411,6 кДж

    2KO 2 (т) → K 2 O 2 (т) + O 2 (ж)     ∆H = 73. 2 кДж

    Ответ
    Умножьте первое уравнение на 2, поменяйте местами второе уравнение, добавьте их к последнему уравнению.

    2K 2 O(т) + O 2 (г) → 2K 2 O 2 (т)     ΔH = -265,2 кДж

    2K 2 O(т) + 3O 2 (г) → 4KO 2 (т)     ΔH = -411,6 кДж

    2KO 2 (т) → K 2 O 2 (т) + O 2 (г)     ΔH = 73,2 кДж

    Объединение уравнений дает:

    2 О(т) + 3О 2 (ж) → 3К 2 О 2 (т) + 2КО 2 (т)

    ΔН = -265.2 кДж — 411,6 кДж + 73,2 кДж = -603,6 кДж
  12. При полном сгорании одного моля твердого нафталина C 10 H 8 выделяется 4981 кДж теплоты. Предположим, что образуется H 2 O(g) и что для CO 2 ΔH o f = -393,5 кДж/моль. Что такое ΔH o f для нафталина?
    Ответ

    C 10 H 8 (т) + 12O 2 (г) → 10CO 2 (г) + 4H 2 O(г) ∆H = -4981 кДж

    ΔH RXN = 4ΔH O F, H 2 O + 10ΔH O + 10ΔH O F, CO 2 — ΔH O F, C 10 H 8 — 12ΔH или f,O 2

    ΔH o f,C 10 H 8 = 4(-241. 82 кДж) + 10(-393,5 кДж) + 4981 кДж = 78,7 кДж/моль

  13. Обычной добавкой к бензину является октановое число C 8 H 18 . Когда октан сгорает, он выделяет тепло в соответствии со следующим уравнением.

    2C 8 H 18 (л) + 25O 2 (г) → 18H 2 O(г) + 16CO 2 (г) ∆H = 1,02 x 10 4 кДж

    • Сколько тепла выделяется на моль октана?
    • Ответ
      ΔH = (1.02 x 10 4 кДж)/2 = 5,1 x 10 3 кДж = 5100 кДж
    • Сколько тепла выделяется при сгорании 10 г октана?
    • Ответ
      10 г C 8 H 18 ) (
      1 моль C 8 H 18
       
      114 г C 8 H 18
      ) ( )   = 447. 4 кДж
    • Сколько энергии выделяется при сжигании 100 мл октана? Плотность октана 0,703 г/мл.
    • Ответ
      100 мл C 8 H 18 ) (
      0,703 г C 8 H 18
       
      1 мл C 8 H 18
      ) (
      1 моль C 8 H 18
       
      114 г C 8 H 18
      ) ( )   = 3145 кДж
  14. Какое количество теплоты необходимо, чтобы превратить 100 г воды из льда при температуре -12 °С в газ при температуре 120 °С?
    Ответ

    H 2 O(s, -12°) → H 2 O(s, 0°)

    ΔH 1 = C p,ice ΔT = (100 г)(2. 092 кДж/г-°С)(12°) = 2510 Дж

    H 2 O(s, 0°) → H 2 O(l, 0°)

    ΔH 2 = ΔH сплав = (100 г)(1 моль/18 г)(6008 Дж/моль) = 75100 Дж

    H 2 O(l, 0°) → H 2 O(l, 100°)

    ΔH 3 = C p,liq ΔT = (100 г)(4,184 кДж/г-°C)(100°) = 41840 Дж

    H 2 O(l, 100°) → H 2 O(g, 100°)

    ΔH 4 = ΔH пар = (100 г)(1 моль/18 г)(40.67 Дж/моль) = 226 Дж

    H 2 O(g, 100°) → H 2 O(g, 120°)

    ΔH 5 = C p,gas ΔT = (100 г)(1,841 кДж/г-°C)(20°) = 3682 Дж

    ΔH = 2510 Дж + 75100 Дж + 41840 Дж + 226 Дж + 3682 Дж = 123358 Дж = 123 кДж

  15. Какова энергия связи O-H в H 2 O(g)?
    Ответ

    2H(г) + O(г) → H 2 O(г) (образуются две связи OH)

    ΔH rxn = (-241. 82 кДж) — 2(217,94 кДж) — (247,5 кДж) = -925,2 кДж

     Для одной связи ΔH = (-925,2 кДж)/2 = -462,6 кДж

  16. Какова энергия связи N-O в N 2 O(g)?
    Ответ

    2N(г) + O(г) → N 2 O(г) (образуются две связи NO)

    ΔH rxn = (81,6 кДж) — 2(472,7 кДж) — (247,5 кДж) = -1111,3 кДж

     Для одной связи ΔH = (-1111.3 кДж)/2 = -555,65 кДж

11.2 Теплота, удельная теплоемкость и теплопередача

Теплопроводность, конвекция и излучение

При наличии разницы температур происходит теплопередача. Теплопередача может происходить быстро, например, через кастрюлю, или медленно, например, через стенки изолированного холодильника.

Существует три различных метода теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение. Иногда все три могут происходить одновременно.См. рисунок 11.3.

Рис. 11.3 В камине передача тепла происходит всеми тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Излучение отвечает за большую часть тепла, передаваемого в помещение. Теплопередача также происходит за счет теплопроводности в помещение, но гораздо медленнее. Теплопередача конвекцией также происходит через холодный воздух, поступающий в помещение через окна, и горячий воздух, выходящий из помещения, поднимаясь вверх по дымоходу.

Теплопроводность – это передача тепла посредством прямого физического контакта.Тепло, передаваемое между электрической горелкой плиты и дном кастрюли, передается теплопроводностью. Иногда мы пытаемся контролировать теплопроводность, чтобы чувствовать себя более комфортно. Поскольку скорость теплопередачи у разных материалов разная, мы выбираем ткани, такие как толстый шерстяной свитер, которые зимой замедляют отвод тепла от тела.

Когда вы идете босиком по ковру в гостиной, ваши ноги чувствуют себя относительно комфортно… пока вы не ступите на кафельный пол кухни. Поскольку ковер и кафельный пол имеют одинаковую температуру, почему один кажется холоднее другого? Это объясняется различной скоростью теплопередачи: материал плитки отводит тепло от вашей кожи с большей скоростью, чем ковровое покрытие, из-за чего он кажется более холодным.

Некоторые материалы просто проводят тепловую энергию быстрее, чем другие. В целом металлы (такие как медь, алюминий, золото и серебро) являются хорошими проводниками тепла, тогда как такие материалы, как дерево, пластик и резина, плохо проводят тепло.

На рис. 11.4 показаны частицы (атомы или молекулы) в двух телах при разных температурах. (Средняя) кинетическая энергия частицы в горячем теле больше, чем в более холодном. При столкновении двух частиц энергия передается от частицы с большей кинетической энергией к частице с меньшей кинетической энергией. Когда два тела находятся в контакте, происходит много столкновений частиц, что приводит к чистому потоку тепла от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Тепловой поток зависит от разности температур ΔT=Thot-Tcold ΔT=Thot-Tcold.Поэтому от кипятка вы получите более сильный ожог, чем от горячей водопроводной воды.

Рис. 11.4 Частицы в двух телах при разных температурах имеют разные средние кинетические энергии. Столкновения, происходящие на поверхности контакта, имеют тенденцию передавать энергию из высокотемпературных областей в низкотемпературные области. На этом рисунке частица в области более низких температур (правая сторона) имеет низкую кинетическую энергию до столкновения, но ее кинетическая энергия увеличивается после столкновения с контактной поверхностью.Напротив, частица в более высокотемпературной области (левая сторона) имеет большую кинетическую энергию до столкновения, но ее энергия уменьшается после столкновения с контактной поверхностью.

Конвекция – это передача тепла движением жидкости. Такой вид теплопередачи происходит, например, в котле, кипящем на плите, или в грозу, когда горячий воздух поднимается вверх к основанию облаков.

Советы для достижения успеха

В повседневном языке термин жидкость обычно означает жидкость.Например, когда вы больны и врач говорит вам «вводить жидкости», это означает всего лишь пить больше напитков, а не вдыхать больше воздуха. Однако в физике под жидкостью понимается жидкость или газ . Жидкости движутся не так, как твердые материалы, и у них даже есть собственная ветвь физики, известная как гидродинамика , изучающая, как они движутся.

При повышении температуры жидкостей они расширяются и становятся менее плотными. Например, на рис. 11.4 может быть изображена стенка воздушного шара с газами внутри воздушного шара с разной температурой, чем снаружи в окружающей среде.Более горячие и, следовательно, более быстро движущиеся частицы газа внутри воздушного шара ударяются о поверхность с большей силой, чем более холодный воздух снаружи, заставляя воздушный шар расширяться. Это уменьшение плотности по сравнению с окружающей средой создает плавучесть (тенденцию к подъему). Конвекция обусловлена ​​плавучестью — горячий воздух поднимается вверх, потому что он менее плотный, чем окружающий воздух.

Иногда мы контролируем температуру дома или самих себя, контролируя движение воздуха. Уплотнение протечек вокруг дверей с помощью герметика защищает от холодного ветра зимой.Дом на рис. 11.5 и кастрюля с водой на плите на рис. 11.6 являются примерами конвекции и плавучести, созданными человеком. Океанические течения и крупномасштабная атмосферная циркуляция переносят энергию из одной части земного шара в другую и являются примерами естественной конвекции.

Рис. 11.5 Воздух, нагретый так называемой гравитационной печью, расширяется и поднимается вверх, образуя конвективный контур, передающий энергию другим частям помещения. По мере того как воздух охлаждается на потолке и снаружи стен, он сжимается, в конечном итоге становясь более плотным, чем комнатный воздух, и опускается на пол. Правильно спроектированная система отопления, подобная этой, которая использует естественную конвекцию, может быть достаточно эффективной для равномерного обогрева дома.

Рис. 11.6 Конвекция играет важную роль в передаче тепла внутри этого сосуда с водой. После того, как тепло передается внутренней жидкости, передача тепла к другим частям электролизера происходит в основном за счет конвекции. Более горячая вода расширяется, ее плотность уменьшается, и она поднимается, чтобы передать тепло другим областям воды, в то время как более холодная вода опускается на дно. Этот процесс повторяется до тех пор, пока в кастрюле есть вода.

Излучение – это форма теплопередачи, возникающая при испускании или поглощении электромагнитного излучения. Электромагнитное излучение включает радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и гамма-лучи, все из которых имеют разные длины волн и количество энергии (более короткие волны имеют более высокую частоту и большую энергию).

Вы можете почувствовать передачу тепла от огня и от солнца. Точно так же вы иногда можете сказать, что духовка горячая, не прикасаясь к дверце и не заглядывая внутрь — она может просто согреть вас, когда вы проходите мимо.Другой пример — тепловое излучение человеческого тела; люди постоянно излучают инфракрасное излучение, которое не видно человеческому глазу, но ощущается как тепло.

Излучение — единственный метод передачи тепла, при котором не требуется среда, а это означает, что тепло не должно вступать в непосредственный контакт с каким-либо веществом или переноситься им. Пространство между Землей и Солнцем в значительной степени пусто, без какой-либо возможности передачи тепла путем конвекции или теплопроводности. Вместо этого тепло передается излучением, и Земля нагревается, поглощая электромагнитное излучение, испускаемое Солнцем.

Рисунок 11.7 Большая часть тепла от этого пожара передается наблюдателям через инфракрасное излучение. Видимый свет передает относительно небольшую тепловую энергию. Поскольку кожа очень чувствительна к инфракрасному излучению, вы можете почувствовать присутствие огня, не глядя на него прямо. (Дэниел Х. О’Нил)

Все объекты поглощают и излучают электромагнитное излучение (см. рис. 11.7). Скорость передачи тепла излучением зависит главным образом от цвета объекта. Черный — самый эффективный поглотитель и излучатель, а белый — наименее эффективный.Например, люди, живущие в жарком климате, обычно избегают носить черную одежду. Точно так же черный асфальт на парковке будет теплее, чем прилегающие участки травы в летний день, потому что черный поглощает лучше, чем зеленый. Верно и обратное: черный цвет излучает лучше, чем зеленый. В ясную летнюю ночь черный асфальт будет холоднее зеленой травы, потому что черный излучает энергию быстрее, чем зеленый. Напротив, белый — плохой поглотитель, а также плохой излучатель. Белый объект отражает почти все излучение, как зеркало.

Виртуальная физика

Энергетические формы и изменения

В этой анимации вы исследуете передачу тепла с помощью различных материалов. Поэкспериментируйте с нагревом и охлаждением железа, кирпича и воды. Это можно сделать, перетащив объект на пьедестал, а затем удерживая рычаг в положении «Нагрев» или «Охлаждение». Перетащите термометр рядом с каждым объектом, чтобы измерить его температуру — вы можете наблюдать, как быстро он нагревается или остывает в режиме реального времени.

Теперь давайте попробуем передавать тепло между объектами.Нагрейте кирпич, а затем поместите его в холодную воду. Теперь снова нагрейте кирпич, но затем поместите его поверх утюга. Что ты заметил?

Выбор параметра быстрой перемотки вперед позволяет ускорить передачу тепла, чтобы сэкономить время.

Проверка захвата

Сравните, как быстро нагреваются или охлаждаются различные материалы. Основываясь на этих результатах, какой материал, по вашему мнению, имеет наибольшую удельную теплоемкость? Почему? Какой из них имеет наименьшую удельную теплоемкость? Можете ли вы представить реальную ситуацию, в которой вы хотели бы использовать объект с большой удельной теплоемкостью?

  1. Вода дольше всего нагревается, а железо быстрее всего нагревается и охлаждается. Для изоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.
  2. Вода будет нагреваться меньше всего, а железо дольше всего нагреваться, как и остывать. Для изоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.
  3. Кирпичу потребуется меньше всего времени, а железу потребуется больше времени, чтобы нагреться и остыть.Для изоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.
  4. Вода будет нагреваться быстрее всего, а кирпич дольше всего нагреваться и остывать. Для изоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.

Блок хранения тепла

Часть A: Земной океан: хранилище тепла

Три четверти поверхности Земли покрыты веществом, которое является очень эффективным теплоаккумулирующим материалом — водой. Жидкость H 2 O может поглощать и накапливать огромное количество тепловой энергии, не нагреваясь при этом сама. Эффективность вещества по сохранению тепловой энергии зависит от параметра, называемого удельной теплоемкостью.

Удельная теплоемкость — это мера того, сколько энергии что-то поглощает по сравнению с тем, насколько оно нагревается. Точнее, удельная теплоемкость вещества — это количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма этого вещества на 1 градус Цельсия.

Посмотрите короткое видео из которого демонстрируется «трюк», зависящий от высокой удельной теплоемкости воды.


Количественная теплоемкость

Количественные эксперименты показывают, что для повышения температуры 1 г воды на 1°C требуется 4,18 Дж тепловой энергии. Таким образом, литр (1000 г) воды, температура которой увеличилась с 24 до 25°С, поглотил 4,18 Дж/г°С х 1000 г х 1°С или 4180 Дж энергии. Для сравнения, спирт (этанол) имеет меньшую удельную теплоемкость: для повышения температуры одного грамма этанола на один градус Цельсия требуется всего 2,2 Дж энергии.

Чтобы вычислить количество тепловой энергии, полученной или потерянной веществом, умножьте массу вещества на его удельную теплоемкость, умноженную на изменение температуры.

Уравнение тепловой энергии:

q = m x C x ΔT

где:
q = тепловая энергия в джоулях (Дж)
m = масса вещества в граммах (г)
C = удельная теплоемкость этого вещества в джоулях на грамм на градус Цельсия (Дж/г°C)
ΔT = изменение температуры в градусах Цельсия (°C) Изменение рассчитывается путем вычитания начальной температуры из конечной температуры (T f — T i )


Остановись и подумай

1. Учтите, что тропический океан подвергается воздействию прямых солнечных лучей в течение многих часов каждый день. Если верхний 1 см воды площадью 100 км на 100 км прогреется от 25 до 27 градусов, сколько тепловой энергии поглотила вода?

Каждый см 3 воды имеет один грамм массы. Чтобы рассчитать количество описанных см 3 , рассчитайте количество см 2 в площади, затем умножьте на 1 см для глубины:
масса воды = 1 г/см 3 x (100см/м x 1000м/ км x 100 км ) x (100 см/м x 1000 м/км x 100 км ) x 1 см  
Используйте свой ответ в уравнении тепловой энергии.

Куда уходит вся эта тепловая энергия?

Океан постоянно движется. Потоки воды движутся через океан, питаемые глобальными ветрами и разницей в плотности. Как правило, тепловая энергия, полученная водой в тропических регионах, движется к полюсам.

 

Хотя мы не можем видеть течения на фотографических изображениях, мы можем обнаружить их на изображениях температуры поверхности моря (ТПМ), как на изображении справа. Приборы на нескольких спутниках, находящихся на околоземной орбите, собирают данные, которые обрабатываются, чтобы показать температуру поверхности воды.

NOAA Посмотрите начало этой анимации и обратите внимание на течение Гольфстрима, движущееся на север в Атлантическом океане, и весь Атлантический океан, нагревающийся по мере смены времен года. Когда вы смотрите анимацию, мысленно визуализируйте течение как реку тепловой энергии. Сделайте паузу примерно на 24-й секунде и повторите воспроизведение с 10-й секунды, чтобы увидеть повторение года. Используйте ключ для температуры поверхности моря справа.
NOAA Посмотрите оставшуюся часть анимации, чтобы увидеть визуализацию того, что называется аномалией температуры поверхности моря в Гольфстриме. Аномалия показывает, насколько теплее или холоднее была поверхность океана по сравнению с нормой. Справа для справки показана клавиша другого цвета (Отклонение температуры океана).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

2015-2019 © Игровая комната «Волшебный лес», Челябинск
тел.:+7 351 724-05-51, +7 351 777-22-55 игровая комната челябинск, праздник детям челябинск