ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Termodynamikaklasa 2 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/2/fizyka/cieplo-wlasciwe-i-kalorymetr/

Fizyka · Termodynamika · kl. 2

Ciepło właściwe i kalorymetr

Woda w czajniku nagrzewa się dłużej niż żelazny garnek o tej samej masie, bo różne substancje potrzebują różnej ilości ciepła, by ogrzać się o tyle samo.

ok. 4 min czytania9 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Ciepło właściwe

  • Oznaczenia: Q – ciepło pobrane lub oddane [J]; m – masa [kg]; c – ciepło właściwe [J/(kg·K)]; ΔT – zmiana temperatury [K] (w °C liczbowo taka sama).
  • Ciepło właściwe c to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 kg substancji o 1 K. Jest cechą substancji i jej stanu skupienia (lód i woda mają różne c).
Zapamiętaj

Q = m · c · ΔT – gdy ciało zmienia temperaturę bez zmiany stanu skupienia.

Substancjac [J/(kg·K)]
wodaok. 4200
lódok. 2100
aluminiumok. 900
żelazook. 450
miedźok. 390
Uwaga na błąd

„duże c oznacza, że ciało łatwo się nagrzewa”

Odwrotnie: im większe c, tym więcej ciepła trzeba dostarczyć na ten sam wzrost temperatury.

2Obliczanie ciepła

  • Przykład. Dane: m = 0,5 kg wody, ΔT = 10 K, c = 4200 J/(kg·K).
  • Wzór: Q = m · c · ΔT.
  • Obliczenia: Q = 0,5 kg · 4200 J/(kg·K) · 10 K = 21 000 J.
  • Odpowiedź: potrzeba 21 kJ.
  • Te same 21 kJ ogrzałyby 0,5 kg żelaza aż o ok. 93 K (21 000 J : (0,5 kg · 450 J/(kg·K))), czyli ponad 9 razy bardziej niż wodę.
Sprawdź, czy rozumiesz

Co to jest ciepło właściwe?

3Wyznaczanie c w kalorymetrze

  • Kalorymetr to naczynie izolowane cieplnie. Wkładasz do wody w kalorymetrze nagrzane ciało i czekasz, aż temperatury się wyrównają.
  • Jeśli pominiesz straty i ogrzewanie samego naczynia, ciepło oddane przez ciało jest równe ciepłu pobranemu przez wodę: m · c · ΔT = mw · cw · ΔTw. Stąd:
Zapamiętaj

c = mw · cw · ΔTw przez m · ΔT, gdzie mw, cw, ΔTw – masa, ciepło właściwe i przyrost temperatury wody; m, ΔT – masa ciała i spadek jego temperatury.

  • Przykład. Ciało m = 0,2 kg o temperaturze 100 °C włożono do mw = 0,3 kg wody o temperaturze 20 °C; temperatura końcowa 25 °C. ΔTw = 5 K, ΔT = 75 K, więc c = 0,3 · 4200 · 5 przez 0,2 · 75 J/(kg·K) = 420 J/(kg·K) – blisko żelaza.
  • Inny sposób: grzałka o mocy P [W] grzeje ciecz przez czas t [s], więc Q = P · t i c = P · t przez m · ΔT.
  • Pełny bilans cieplny kilku ciał (także z przemianami fazowymi) to zakres rozszerzony.

✎Ściąga: Ciepło właściwe i kalorymetr

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • Q = m · c · ΔT – gdy ciało zmienia temperaturę bez zmiany stanu skupienia.
  • c = mw · cw · ΔTw przez m · ΔT, gdzie mw, cw, ΔTw – masa, ciepło właściwe i przyrost temperatury wody; m, ΔT – masa ciała i spadek jego temperatury.
  • Oznaczenia: Q – ciepło pobrane lub oddane [J]; m – masa [kg]; c – ciepło właściwe [J/(kg·K)]; ΔT – zmiana temperatury [K] (w °C liczbowo taka sama).
  • Ciepło właściwe c to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 kg substancji o 1 K. Jest cechą substancji i jej stanu skupienia (lód i woda mają różne c).
  • Przykład. Dane: m = 0,5 kg wody, ΔT = 10 K, c = 4200 J/(kg·K).
  • Kalorymetr to naczynie izolowane cieplnie. Wkładasz do wody w kalorymetrze nagrzane ciało i czekasz, aż temperatury się wyrównają.
  • Przykład. Ciało m = 0,2 kg o temperaturze 100 °C włożono do mw = 0,3 kg wody o temperaturze 20 °C; temperatura końcowa 25 °C. ΔTw = 5 K, ΔT = 75 K, więc c = 0,3 · 4200 · 5 przez 0,2 · 75 J/(kg·K) = 420 J/(kg·K) – blisko żelaza.

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Co to jest ciepło właściwe?

    1. AIlość ciepła potrzebna do stopienia 1 kg substancji
    2. BIlość ciepła potrzebna do ogrzania 1 kg substancji o 1 K
    3. CCałe ciepło zawarte w ciele
    4. DTemperatura topnienia substancji
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 kg substancji o 1 K – Ciepło właściwe dotyczy 1 kg substancji i zmiany temperatury o 1 K.

  2. Ile ciepła potrzeba do ogrzania 0,5 kg wody o 10 K (c = 4200 J/(kg·K))?

    1. A21 kJ
    2. B2,1 kJ
    3. C4,2 kJ
    4. D42 kJ
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: 21 kJ – Q = m · c · ΔT = 0,5 · 4200 · 10 J = 21 000 J = 21 kJ.

  3. Jaka jest jednostka ciepła właściwego?

    1. AJ/K
    2. BJ/kg
    3. CJ/(kg·K)
    4. Dkg/J
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: J/(kg·K) – c = Q/(m · ΔT), więc jednostką jest dżul na kilogram i kelwin.

  4. Dwa ciała o równych masach pobrały tyle samo ciepła. Ciało A ma większe ciepło właściwe niż ciało B. Które bardziej zmieniło temperaturę?

    1. AB
    2. BA
    3. CŻadne
    4. DOba tak samo
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: B – ΔT = Q/(m · c), więc przy większym c zmiana temperatury jest mniejsza.

  5. Po co w kalorymetrze stosuje się izolację cieplną?

    1. AŻeby zwiększyć masę wody
    2. BŻeby prawie całe ciepło oddane przez ciało przeszło do wody
    3. CŻeby woda szybciej się zagotowała
    4. DŻeby ciepło właściwe ciała się nie zmieniało
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Żeby prawie całe ciepło oddane przez ciało przeszło do wody – Przy dobrej izolacji można przyjąć, że ciepło oddane przez ciało równa się ciepłu pobranemu przez wodę.

  6. Grzałka o mocy 500 W ogrzewała 1 kg cieczy przez 84 s, a temperatura wzrosła o 10 K. Ile wynosi ciepło właściwe cieczy (bez strat)?

    1. A420 J/(kg·K)
    2. B4200 J/(kg·K)
    3. C42 000 J/(kg·K)
    4. D59,5 J/(kg·K)
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 4200 J/(kg·K) – Q = P · t = 500 W · 84 s = 42 000 J, więc c = Q/(m · ΔT) = 42 000 J/(1 kg · 10 K) = 4200 J/(kg·K).

  7. Ciało 0,2 kg o temperaturze 100 °C włożono do 0,3 kg wody o temperaturze 20 °C; temperatura końcowa wyniosła 25 °C. Ile wynosi ciepło właściwe ciała?

    1. A84 J/(kg·K)
    2. B420 J/(kg·K)
    3. C4200 J/(kg·K)
    4. D840 J/(kg·K)
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 420 J/(kg·K) – c = (0,3 · 4200 · 5)/(0,2 · 75) J/(kg·K) = 6300/15 J/(kg·K) = 420 J/(kg·K).

  8. Dlaczego wodą dobrze chłodzi się silniki?

    1. ANigdy nie zamarza
    2. BMa małe ciepło właściwe
    3. CJest lżejsza od oleju
    4. DMa duże ciepło właściwe, więc pobiera dużo ciepła przy niewielkim wzroście temperatury
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Ma duże ciepło właściwe, więc pobiera dużo ciepła przy niewielkim wzroście temperatury – Duże c oznacza, że woda pochłania dużo energii, a jej temperatura rośnie niewiele.

Cały dział „Termodynamika”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Więcej: Fizyka, klasa 2