Berapakah jumlah rumus kalor. Perhitungan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan tubuh atau dipancarkan olehnya selama pendinginan

>> Fisika: Perhitungan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan tubuh dan dilepaskan olehnya selama pendinginan

Untuk mempelajari cara menghitung jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan benda, pertama-tama mari kita tentukan nilai apa yang bergantung padanya.
Dari paragraf sebelumnya, kita sudah tahu bahwa jumlah panas ini tergantung pada jenis zat yang membentuk tubuh (yaitu, kapasitas panas spesifiknya):
Q tergantung pada c
Tapi itu tidak semua.

Jika kita ingin memanaskan air di dalam ketel sehingga menjadi hangat saja, maka kita tidak akan memanaskannya lama-lama. Dan agar air menjadi panas, kita akan memanaskannya lebih lama. Tetapi semakin lama ketel bersentuhan dengan pemanas, semakin banyak panas yang akan diterima darinya.

Akibatnya, semakin banyak suhu tubuh berubah selama pemanasan, semakin banyak panas yang harus ditransfer ke sana.

Biarkan suhu tubuh awal sama dengan tinit, dan suhu akhir - tfin. Maka perubahan suhu tubuh akan dinyatakan dengan selisih:

Akhirnya, semua orang tahu itu untuk Pemanasan misalnya, 2 kg air membutuhkan lebih banyak waktu (dan karenanya lebih banyak panas) daripada yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 kg air. Ini berarti bahwa jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan suatu benda bergantung pada massa benda itu:

Jadi, untuk menghitung jumlah panas, Anda perlu mengetahui kapasitas panas spesifik zat dari mana tubuh dibuat, massa tubuh ini dan perbedaan antara suhu akhir dan awalnya.

Misalkan, misalnya, diperlukan untuk menentukan berapa banyak panas yang diperlukan untuk memanaskan bagian besi dengan berat 5 kg, asalkan suhu awalnya 20 ° C, dan suhu akhir harus sama dengan 620 ° C.

Dari tabel 8 kita mendapatkan bahwa kalor jenis besi c = 460 J / (kg°C). Ini berarti bahwa 460 J diperlukan untuk memanaskan 1 kg besi pada 1 ° C.
Untuk memanaskan 5 kg besi sebesar 1 ° C, diperlukan panas 5 kali lebih banyak, mis. 460 J * 5 = 2300 J.

Untuk memanaskan setrika bukan dengan 1 ° C, tetapi dengan A t = 600 ° C, jumlah panas yang dibutuhkan 600 kali lebih banyak, yaitu 2300 J X 600 = 1 380 000 J. Jumlah panas yang sama (modulo) akan dilepaskan ketika setrika ini mendingin dari 620 menjadi 20 ° C.

Jadi, untuk menemukan jumlah panas yang diperlukan untuk memanaskan benda atau dilepaskan selama pendinginan, Anda perlu mengalikan panas jenis benda dengan massanya dan dengan perbedaan antara suhu akhir dan awal:

??? 1. Berikan contoh yang menunjukkan bahwa jumlah kalor yang diterima suatu benda ketika dipanaskan bergantung pada massa dan perubahan suhunya. 2. Rumus apa yang digunakan untuk menghitung jumlah kalor yang diperlukan untuk memanaskan suatu benda atau dipancarkan olehnya ketika? pendinginan?

S.V. Gromov, N.A. Tanah Air, Fisika Kelas 8

Dikirim oleh pembaca dari situs internet

Tugas dan jawaban dari fisika berdasarkan kelas, unduh abstrak fisika, perencanaan pelajaran fisika untuk kelas 8, semua untuk persiapan siswa untuk pelajaran, rencana abstrak pelajaran fisika, tes fisika online, pekerjaan rumah dan pekerjaan

Isi pelajaran garis besar pelajaran mendukung bingkai pelajaran presentasi metode akselerasi teknologi interaktif Praktek tugas dan latihan lokakarya tes mandiri, pelatihan, kasus, pencarian pekerjaan rumah pertanyaan diskusi pertanyaan retoris dari siswa Ilustrasi audio, klip video, dan multimedia foto, gambar, bagan, tabel, skema humor, anekdot, lelucon, perumpamaan komik, ucapan, teka-teki silang, kutipan Suplemen abstrak artikel chip untuk lembar contekan penasaran buku teks dasar dan tambahan kosakata istilah lain Memperbaiki buku pelajaran dan pelajaranperbaikan bug dalam tutorial memperbarui fragmen dalam buku teks elemen inovasi dalam pelajaran menggantikan pengetahuan lama dengan yang baru Hanya untuk guru pelajaran yang sempurna rencana kalender untuk tahun rekomendasi metodologis dari program diskusi Pelajaran terpadu

Mana yang akan memanas lebih cepat di atas kompor - ketel atau seember air? Jawabannya jelas - ketel. Lalu pertanyaan kedua adalah mengapa?

Jawabannya tidak kalah jelas - karena massa air dalam ketel lebih sedikit. Bagus. Sekarang Anda dapat melakukan pengalaman fisik nyata sendiri di rumah. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan dua panci kecil yang identik, jumlah air dan minyak sayur yang sama, misalnya, setengah liter dan kompor. Tempatkan panci dengan minyak dan air di atas api yang sama. Sekarang lihat saja apa yang akan memanas lebih cepat. Jika Anda memiliki termometer untuk cairan, Anda dapat menggunakannya, jika tidak, Anda dapat mencoba suhu dari waktu ke waktu dengan jari Anda, hati-hati agar tidak membakar diri sendiri. Bagaimanapun, Anda akan segera menemukan bahwa minyak memanas lebih cepat daripada air. Dan satu pertanyaan lagi, yang juga bisa diwujudkan dalam bentuk pengalaman. Mana yang akan mendidih lebih cepat - air hangat atau air dingin? Semuanya jelas lagi - yang hangat akan menjadi yang pertama di garis finish. Mengapa semua pertanyaan dan pengalaman aneh ini? Untuk menentukan besaran fisika disebut "jumlah kalor".

Kuantitas panas

Jumlah panas adalah energi yang hilang atau diperoleh tubuh selama perpindahan panas. Ini juga jelas dari namanya. Saat didinginkan, tubuh akan kehilangan sejumlah panas, dan ketika dipanaskan, ia akan menyerap. Dan jawaban atas pertanyaan kami menunjukkan kepada kami tergantung pada apa jumlah panasnya? Pertama, semakin besar massa tubuh, semakin banyak panas yang harus dikeluarkan untuk mengubah suhunya satu derajat. Kedua, jumlah kalor yang diperlukan untuk memanaskan suatu benda bergantung pada zat penyusunnya, yaitu jenis zat. Dan ketiga, perbedaan suhu tubuh sebelum dan sesudah perpindahan panas juga penting untuk perhitungan kita. Berdasarkan hal di atas, kita dapat tentukan jumlah kalor dengan rumus :

Q = cm (t_2-t_1),

di mana Q adalah jumlah panas,
m - berat badan,
(t_2-t_1) - perbedaan antara suhu tubuh awal dan akhir,
c - kapasitas panas spesifik zat, ditemukan dari tabel yang sesuai.

Dengan menggunakan rumus ini, Anda dapat menghitung jumlah panas yang diperlukan untuk memanaskan suatu benda atau yang akan dilepaskan oleh benda tersebut saat mendingin.

Jumlah panas diukur dalam joule (1 J), seperti semua jenis energi. Namun, nilai ini diperkenalkan belum lama ini, dan orang-orang mulai mengukur jumlah panas jauh lebih awal. Dan mereka menggunakan unit yang banyak digunakan di zaman kita - kalori (1 kal). 1 kalori adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 gram air sebesar 1 derajat Celcius. Dipandu oleh data ini, mereka yang suka menghitung kalori dalam makanan yang dimakan dapat, demi kepentingan, menghitung berapa liter air yang dapat direbus dengan energi yang mereka konsumsi dengan makanan di siang hari.

PERTUKARAN PANAS.

1. Perpindahan panas.

Perpindahan panas atau perpindahan panas Adalah proses pemindahan energi dalam dari satu benda ke benda lain tanpa melakukan usaha apapun.

Ada tiga jenis perpindahan panas.

1) Konduktivitas termal- ini adalah pertukaran panas antara tubuh selama kontak langsung mereka.

2) Konveksi- ini adalah pertukaran panas, di mana perpindahan panas dilakukan oleh aliran gas atau cairan.

3) Radiasi Adalah pertukaran panas dengan cara radiasi elektromagnetik.

2. Jumlah kehangatan.

Jumlah panas adalah ukuran perubahan energi internal tubuh selama pertukaran panas. Dilambangkan dengan huruf Q.

Satuan untuk mengukur banyaknya kalor = 1 J.

Jumlah panas yang diterima oleh suatu benda dari benda lain sebagai akibat dari pertukaran panas dapat dihabiskan untuk peningkatan suhu (peningkatan energi kinetik molekul) atau pada perubahan keadaan agregasi (peningkatan energi potensial). ).

3.Kapasitas panas spesifik suatu zat.

Pengalaman menunjukkan bahwa jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan benda bermassa m dari suhu T 1 ke suhu T 2 sebanding dengan massa tubuh m dan perbedaan suhu (T 2 - T 1), yaitu

Q = cm(T 2 - T 1 ) = denganMΔ T,

dengan disebut panas spesifik zat benda yang dipanaskan.

Kapasitas kalor jenis suatu zat sama dengan jumlah kalor yang harus diberikan kepada 1 kg zat untuk memanaskannya sebesar 1 K.

Satuan panas spesifik =.

Kapasitas panas berbagai zat dapat ditemukan dalam tabel fisik.

Jumlah panas Q yang persis sama akan dilepaskan ketika tubuh didinginkan oleh .

4. Panas spesifik penguapan.

Pengalaman menunjukkan bahwa jumlah panas yang dibutuhkan untuk mengubah cairan menjadi uap sebanding dengan massa cairan, mis.

Q = Lm,

dimana faktor proporsionalitas L disebut panas spesifik penguapan.

Panas spesifik penguapan sama dengan jumlah panas yang diperlukan untuk mengubah 1 kg cairan pada titik didih menjadi uap.

Satuan pengukuran untuk panas spesifik penguapan.

Dalam proses sebaliknya, kondensasi uap, panas dilepaskan dalam jumlah yang sama yang dihabiskan untuk penguapan.

5. Panas spesifik peleburan.

Pengalaman menunjukkan bahwa jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah benda padat menjadi cair sebanding dengan massa benda, mis.

Q = λ M,

di mana koefisien proporsionalitas disebut panas spesifik peleburan.

Panas spesifik peleburan sama dengan jumlah panas yang dibutuhkan untuk mengubah benda padat seberat 1 kg menjadi cairan pada suhu leleh.

Unit pengukuran untuk panas spesifik fusi.

Dalam proses sebaliknya, kristalisasi cair, panas dilepaskan dalam jumlah yang sama yang dihabiskan untuk peleburan.

6. Panas spesifik pembakaran.

Pengalaman menunjukkan bahwa jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran sempurna bahan bakar sebanding dengan massa bahan bakar, mis.

Q = QM,

Dimana koefisien proporsionalitas q disebut panas spesifik pembakaran.

Panas spesifik pembakaran sama dengan jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran sempurna 1 kg bahan bakar.

Satuan pengukuran panas spesifik pembakaran.

7. Persamaan keseimbangan panas.

Dua atau lebih benda terlibat dalam pertukaran panas. Beberapa tubuh mengeluarkan kehangatan, sementara yang lain menerima. Perpindahan panas terjadi sampai suhu benda menjadi sama. Menurut hukum kekekalan energi, jumlah panas yang dilepaskan sama dengan jumlah yang diterima. Atas dasar ini, persamaan keseimbangan panas ditulis.

Mari kita lihat sebuah contoh.

Sebuah benda bermassa m 1, yang kapasitas kalornya c 1, memiliki suhu T 1, dan sebuah benda bermassa m 2, yang berkapasitas panas c 2, memiliki suhu T 2. Selain itu, T 1 lebih besar dari T 2. Tubuh-tubuh ini dibawa ke dalam kontak. Pengalaman menunjukkan bahwa benda yang dingin (m 2) mulai memanas, dan benda yang panas (m 1) mulai mendingin. Ini menunjukkan bahwa sebagian energi internal dari benda panas ditransfer ke yang dingin, dan suhu menjadi sama. Mari kita menunjukkan suhu total akhir .

Jumlah panas yang dipindahkan oleh benda panas ke benda dingin

Q ditransfer. = C 1 M 1 (T 1 – θ )

Jumlah panas yang diterima oleh tubuh dingin dari panas

Q diterima. = C 2 M 2 (θ – T 2 )

Menurut hukum kekekalan energi Q ditransfer. = Q diterima., yaitu

C 1 M 1 (T 1 – θ )= C 2 M 2 (θ – T 2 )

Mari kita buka tanda kurung dan nyatakan nilai suhu keadaan tunak total .

Dalam hal ini, nilai suhu diperoleh dalam kelvin.

Namun, karena ekspresi untuk Q dilewatkan. dan Q diterima. jika perbedaan antara dua suhu adalah, dan itu sama dalam kelvin dan dalam derajat Celcius, maka perhitungan dapat dilakukan dalam derajat Celcius. Kemudian

Dalam hal ini, nilai suhu akan diperoleh dalam derajat Celcius.

Penyetaraan suhu sebagai hasil konduktivitas termal dapat dijelaskan berdasarkan teori kinetik molekuler sebagai pertukaran energi kinetik antar molekul selama tumbukan selama gerakan kacau termal.

Contoh ini dapat diilustrasikan dengan grafik.

(atau perpindahan panas).

Panas spesifik suatu zat.

Kapasitas panas Adalah jumlah kalor yang diserap tubuh saat dipanaskan sebesar 1 derajat.

Kapasitas panas suatu benda ditunjukkan dengan huruf latin kapital DENGAN.

Apa yang menentukan kapasitas panas tubuh? Pertama-tama, dari massanya. Jelas bahwa pemanasan, misalnya, 1 kilogram air akan membutuhkan lebih banyak panas daripada pemanasan 200 gram.

Dan dari jenis zatnya? Mari kita membuat percobaan. Ambil dua bejana yang identik dan, tuangkan 400 g air ke salah satunya, dan 400 g minyak sayur ke yang lain, kami mulai memanaskannya menggunakan pembakar yang sama. Mengamati pembacaan termometer, kita akan melihat bahwa minyak memanas dengan cepat. Untuk memanaskan air dan minyak pada suhu yang sama, air harus dipanaskan lebih lama. Tetapi semakin lama kita memanaskan air, semakin banyak panas yang diterima dari kompor.

Jadi, untuk memanaskan massa yang sama dari zat yang berbeda pada suhu yang sama, diperlukan jumlah panas yang berbeda. Jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan suatu benda dan, oleh karena itu, kapasitas panasnya bergantung pada jenis zat yang membentuk benda tersebut.

Jadi, misalnya, untuk meningkatkan suhu air dengan massa 1 kg sebesar 1 ° C, diperlukan sejumlah panas yang setara dengan 4.200 J, dan untuk memanaskan minyak bunga matahari dengan massa yang sama sebesar 1 ° C, sejumlah kalor sama dengan 1700 J diperlukan.

Besaran fisika yang menunjukkan banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 kg suatu zat sebesar 1 disebut panas spesifik dari zat ini.

Setiap zat memiliki panas spesifiknya sendiri, yang dilambangkan dengan huruf Latin c dan diukur dalam joule per kilogram derajat (J / (kg · ° C)).

Kapasitas panas spesifik zat yang sama dalam keadaan agregasi yang berbeda (padat, cair dan gas) berbeda. Misalnya, kapasitas panas spesifik air adalah 4200 J / (kg · ), dan kapasitas panas spesifik es adalah 2100 J / (kg · ° ); aluminium dalam keadaan padat memiliki panas spesifik sama dengan 920 J / (kg - ° ), dan dalam keadaan cair - 1080 J / (kg - ° ).

Perhatikan bahwa air memiliki panas spesifik yang sangat tinggi. Oleh karena itu, air di laut dan samudera, yang memanas di musim panas, menyerap banyak panas dari udara. Berkat ini, di tempat-tempat yang terletak di dekat perairan besar, musim panas tidak sepanas di tempat-tempat yang jauh dari air.

Perhitungan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan tubuh atau dipancarkan olehnya selama pendinginan.

Dari penjelasan di atas, jelas bahwa jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan suatu benda bergantung pada jenis zat yang terdiri dari tubuh (yaitu, kapasitas panas spesifiknya), dan pada massa tubuh. Juga jelas bahwa jumlah panas tergantung pada berapa derajat kita akan meningkatkan suhu tubuh.

Jadi, untuk menentukan jumlah panas yang diperlukan untuk memanaskan suatu benda atau yang dipancarkannya selama pendinginan, panas spesifik benda harus dikalikan dengan massanya dan dengan perbedaan antara suhu akhir dan suhu awal:

Q = cm (T 2 - T 1 ) ,

di mana Q- jumlah panas, C- panas spesifik, M- massa tubuh, T 1 - suhu awal, T 2 - suhu akhir.

Saat tubuh dipanaskan t2> T 1 dan maka dari itu Q > 0 ... Saat mendinginkan tubuh t 2 dan< T 1 dan maka dari itu Q< 0 .

Jika kapasitas panas seluruh tubuh diketahui DENGAN, Q ditentukan dengan rumus:

Q = C (t 2 - T 1 ) .

Seperti yang Anda ketahui, selama berbagai proses mekanis, terjadi perubahan energi mekanik. Ukuran perubahan energi mekanik adalah kerja gaya yang diterapkan pada sistem:

Dengan pertukaran panas, terjadi perubahan energi internal tubuh. Ukuran perubahan energi internal selama pertukaran panas adalah jumlah panas.

Kuantitas panas adalah ukuran perubahan energi internal yang diterima (atau dilepaskan) oleh tubuh dalam proses pertukaran panas.

Jadi, kerja dan jumlah panas mencirikan perubahan energi, tetapi tidak identik dengan energi. Mereka tidak mencirikan keadaan sistem itu sendiri, tetapi menentukan proses transfer energi dari satu jenis ke jenis lainnya (dari satu benda ke benda lain) ketika keadaan berubah dan pada dasarnya bergantung pada sifat proses.

Perbedaan utama antara pekerjaan dan jumlah panas adalah bahwa pekerjaan mencirikan proses perubahan energi internal sistem, disertai dengan transformasi energi dari satu jenis ke jenis lainnya (dari mekanik ke internal). Jumlah panas mencirikan proses perpindahan energi internal dari satu benda ke benda lain (dari yang lebih panas ke yang kurang panas), yang tidak disertai dengan transformasi energi.

Pengalaman menunjukkan bahwa jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan benda bermassa m dari suhu ke suhu dihitung dengan rumus

di mana c adalah kapasitas panas spesifik zat;

Satuan SI untuk kalor jenis adalah joule per kilogram-Kelvin (J/(kg K)).

Panas spesifik c secara numerik sama dengan jumlah kalor yang harus diberikan kepada benda yang beratnya 1 kg untuk memanaskannya sebesar 1 K.

Kapasitas panas tubuh secara numerik sama dengan jumlah panas yang dibutuhkan untuk mengubah suhu tubuh sebesar 1 K:

Satuan kapasitas kalor suatu benda dalam SI adalah joule per Kelvin (J/K).

Untuk mengubah cairan menjadi uap pada suhu konstan, perlu mengeluarkan sejumlah panas

di mana L adalah panas spesifik penguapan. Ketika uap mengembun, jumlah panas yang sama dilepaskan.

Untuk melelehkan tubuh kristal bermassa m pada suhu leleh, perlu untuk mengkomunikasikan jumlah panas ke tubuh

di mana adalah panas spesifik fusi. Ketika tubuh mengkristal, jumlah panas yang sama dilepaskan.

Jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran sempurna bahan bakar bermassa m,

di mana q adalah panas spesifik pembakaran.

Satuan SI dari panas spesifik penguapan, peleburan dan pembakaran adalah joule per kilogram (J / kg).