какая единица использовалась раньше для измерения количества теплоты
Измерение количества теплоты в физике: калориметр и единицы измерения
Содержание:
При рассмотрении движения тел сумма их кинетической и потенциальной энергий в замкнутой системе постоянна. Если она получает энергию извне или растрачивает её, например, на преодоление сопротивления (воздуха, трение), состояние движущегося тела изменяется. Чаще всего наблюдается его нагревание с выделением теплоты в окружающую среду. Рассмотрим, в чем измеряется количество теплоты в физике. Расскажем, кто первым выполнил эти замеры и как.
Нагревание предметов при совершении работы
Изменение энергетического состояния тел бесследно не протекает. Они нагреваются в области контакта: трения, ударения, деформации. Даже проволока греется в месте изгибания или удара по ней молотком. Иногда тела из цельных, вследствие выполнения работы, превращаются в мелкодисперсные: разбрызгивание воды, крошение мела о доску, размалывание зерна. Изредка вещество под действием механического усилия превращается из твёрдого в жидкое.
При выполнении работы, направленной на преодоление сил трения, когда тело измельчается, плавится, испаряется либо нагревается, его внутренняя энергия растёт. Если вещество конденсируется из пара или охлаждается – она снижается.
Люди этими знаниями владели на протяжении тысячелетий, но лишь в XIX английский физик Джеймс Джоуль смог определить разницу температуры тела до совершения им работы и после неё. Учёный изобрёл для этого незамысловатый прибор, названный его именем – прибор Джоуля.
Он опустил ось с лопастями в сосуд с водой. Между рядами лопастей установил перегородки, ударяясь о которые вода нагревалась. На ось намотал верёвку и пропустил её через блок. К концу привязал груз массой m и отпускал его. Тот падал с определённой высоты, заставляя ось с лопастями вращаться.
Слои воды тёрлись один о другой, взаимодействовали с лопастями, стенками и перегородками сосуда, нагреваясь. При изменении условий эксперимента: количество воды, размеры установки, вес груза, высота его падения, энергия для нагрева 1 кг жидкости на 1 К оставалась неизменной.
В каких единицах измеряют количество теплоты
Другие учёные проводили опыты с нагревом газа, трением металлических дисков друг о друга. Сравнить результаты было трудно, ведь использовались разные тела в различных условиях, но все они подтвердили закон сохранения энергии: внутренняя, кинетическая и потенциальная энергия замкнутых систем остаётся неизменной.
Многие знают, в чем измеряется тепло, применяемое для обогрева помещений – это гигакалория.
Для нагрева 1 грамма воды на один градус Цельсия нужна одна калория.
В чем же измеряется количество тепла в физике? Для описания тепловых процессов применяется единица энергии Джоуль, причём количество этой теплоты зависит от способа её измерения. Для последней цели применяется калориметр – это прибор для измерения поглощаемой или выделяемой телом тепловой энергии вследствие протекания физических, биологических, химических или комбинированных процессов. Ввёл в физику понятие французский учёный Лавуазье, работавший вместе с Лапласом в конце XVIII века.
Единица количества теплоты
Всего получено оценок: 145.
Всего получено оценок: 145.
Передача энергии от одного тела к другому без совершения работы называется теплопередачей или теплообменом. Энергия, переданная телу в результате теплообмена, называется количеством теплоты. Разберемся: какие единицы используются в физике для измерения теплоты.
Работа и количество теплоты
Внутренняя энергия тела изменяется при совершении работы, когда тело перемещается под действием приложенной к нему силы. Механическая работа равна силе, умноженной на путь, пройденный по направлению силы. Но это не единственный способ изменения энергии.
При установлении контакта между телами с разными температурами, в результате взаимодействия атомов и молекул на границе соприкосновения тел, происходит передача части внутренней энергии от тела с более высокой температурой к телу, у которого температура ниже.
Энергия, переданная телу в результате теплообмена, называется количеством теплоты. Для обозначения количества теплоты используется буква Q.
Рис. 1. Процесс теплообмена, теплопередачи.
В чем измеряется теплота
Любой вид энергии в физике измеряется с помощью единиц, которые названы в честь английского физика Джеймса Джоуля (1818-1889 г.г.). Для единицы измерения количества теплоты, наряду с работой и энергией в Международной системе единиц СИ используется джоуль (Дж — русское обозначение, J — международное).
Когда количество тепла представляет собой очень большую величину, допускается использование кратных единиц — килоджоуль (кДж), мегаджоуль (МДж), гигаджоуль (ГДж):
Джеймс Джоуль изучал закономерности термодинамических процессов. Своими экспериментами он доказал справедливость закона сохранения энергии и открыл закон, устанавливающий связь количества тепла и электрического тока в цепи. Теоретически определил скорость движения молекул газа и вывел формулу ее зависимости от температуры.
Калория
Джоуль в качестве универсальной энергетической единицы был введен в 1889 г. Но количество теплоты исследователи начали измеряли задолго до этого. Для этих целей была введена специальная единица — калория (от латинского слова calor — “тепло”), равная количеству теплоты, которое необходимо для нагревания одного грамма воды на один градус Цельсия при нормальном атмосферном давлении.
Калория (кал) и кратная ей единица — килокалория (ккал), до сих пор используются в качестве внесистемной единицы для некоторых областей деятельности. Например, килокалорию применяют в теплоэнергетике для расчетов потребленной тепловой энергии в домах, подключенных к централизованному отоплению в холодное время года.
Экспериментально установлено соответствие между калорией и джоулем, чтобы иметь возможность перевода количества тепла из одних единиц в другие:
Прибор для получения информации о количестве теплоты в научных экспериментах (физике, химии, биологии и медицине) называется калориметром. Внутреннее устройство калориметров определяется диапазоном температур, временем и характером изучаемых явлений.
Рис. 3. Примеры калориметров.
Что мы узнали?
Итак, мы узнали что единица количества теплоты — это джоуль. Наряду с джоулем используются кратные ему единицы. Кроме джоуля в отдельных областях деятельности допускается использование устаревшей единицы — калории.
Презентация по теме ” Количество теплоты. Единицы количества теплоты. Удельная теплоемкость”
Описание презентации по отдельным слайдам:
Описание слайда:
Не бойся, что не знаешь? Бойся, что не учишься.
Описание слайда:
Описание слайда:
1
2
Опишите и объясните наблюдаемые явления.
Назовите вид теплопередачи.
Как осуществляется перенос энергии?
3
4
Описание слайда:
Теоретический опрос
Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела?
Какой процесс называется теплопередачей?
Какие виды теплопередачей вы знаете?
Описание слайда:
Какой процесс называется теплопроводностью? В каких средах она возможна? Одинакова ли она у различных веществ?
Какой процесс называется конвекцией? В каких средах она возможна? От чего зависит скорость конвекции?
Какой процесс называется излучением. Какие особенности это вид теплопередачи вами известны?
Описание слайда:
Количество теплоты.
Единицы количества теплоты.
Удельная теплоемкость.
Описание слайда:
Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количество теплоты.
Обозначение: Q
Единицы измерения: джоуль (Дж) (кДж)
калория (кал)
1 кал=4,19 Дж
1 ккал= 4190 Дж ≈ 4,2 кДж
Калория – это количество теплоты, которое
необходимо для нагревания 1 г воды на 1°C.
Описание слайда:
Единицы количества теплоты
Как и всякий другой вид энергии, количество теплоты измеряют в джоулях (Дж) или в килоджоулях (кДж).
1 кДж = 1000 Дж.
Однако измерять количество теплоты учёные стали задолго до того, как в физике появилось понятие энергии. Тогда была установлена особая единица для измерения количества теплоты — калория (кал) или килокалория (ккал). (Калория — от лат. калор — тепло, жар.)
1 ккал = 1000 кал.
Описание слайда:
В каких единицах измеряют количество теплоты?
Количество теплоты измеряют
в Джоулях (Дж)
1 мДж = 0,001 Дж
1 к Дж = 1000 Дж
1 МДж = 1000000 Дж
Описание слайда:
В каком чайнике вода закипит быстрее?
Описание слайда:
Описание слайда:
В каком чайнике вода закипит быстрее?
Описание слайда:
Описание слайда:
Что быстрей нагреется, вода или растительное масло?
Описание слайда:
Эксперимент по выяснению зависимости количества теплоты, переданного от его рода.
m1 = m2
t1 > t2 (время)
Δt1 = Δt2 (температура)
Q1 > Q2
Вывод: количество теплоты, которое
необходимо для
нагревания(охлаждения)тела, зависит от рода вещества.
Q
Описание слайда:
Q – количество теплоты.
Описание слайда:
Количество теплоты Q зависит
От массы вещества m,
От изменения температуры Δt
От рода вещества
Описание слайда:
Обозначается: с
единица измерения:Дж/кг·°С
Физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы его температура изменилась на 1ºС, называется удельной теплоемкостью вещества.
Удельная теплоемкость вещества.
Описание слайда:
Удельная теплоемкость стали ровна
500 Дж/кг·°С.
Это означает, что для нагревание (охлаждении)
стали m =1 кг на 1ºС необходимо количество
теплоты, равное 500 Дж.
Удельная теплоемкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях, различна.
Ртуть в жидком состоянии с = 138 Дж/кг·°С
в твердом состоянии с = 129 Дж/кг·°С
Описание слайда:
Удельная теплоемкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях, различна.
вода с = 4200 Дж/кг·°С;
лед с = 2100 Дж/кг·°С
водяной пар с =2200 Дж/кг·°С
Описание слайда:
Вода — вещество особенное, обладающее самой высокой среди жидкостей удельной теплоёмкостью.
В связи с этим вода в морях и океанах, нагреваясь летом,
поглощает из окружающей среды огромное количество теплоты.
А зимой вода остывает и отдаёт в окружающую среду большое
количество теплоты.
Поэтому в районах, расположенных вблизи водоёмов, летом не бывает очень жарко, а зимой очень холодно.
Описание слайда:
Из-за высокой удельной теплоёмкости воду широко используют в технике и быту
Например, в отопительных системах домов, при
охлаждении деталей во время их обработки на станках,
в медицине (в грелках) и др.
Описание слайда:
Именно благодаря высокой удельной теплоёмкости, вода является одним из лучших средств для борьбы с огнём
Соприкасаясь с
пламенем, она
моментально
превращается в пар,
отнимая большое
количество теплоты у
горящего предмета.
Описание слайда:
Определите сколько ккалорий содержит батончик «Твикс» и переведите в Джоули и в
кДжоули.
Описание слайда:
Расчет количества теплоты
Описание слайда:
Закрепление
Что такое количество теплоты? В чем измеряется?
От чего зависит количество теплоты?
Что называется удельное теплоемкость вещества?
Что является единицей удельной теплоемкости?
Удельная теплоемкость свинца
равна 140 Дж/кг·°С. Что это означает?
Описание слайда:
Чему равна удельная теплоемкость цинка, кирпича, воды?
Какое количество теплоты надо сообщить этим веществам массой 1 кг, чтобы нагреть на 1 ºС.
Вычислить количества теплоты (в калориях и килокалориях). Необходимое для нагревания на 1°C воды, масса которой 3; 4 кг.
Описание слайда:
Подумай и ответь!
Воду часто применяют в качестве охладителя в двигателях внутреннего сгорания и атомных реакторах, т.к. она……
Описание слайда:
Подумай и ответь!
Почему в районах, расположенных вблизи водоёмов, летом не бывает очень жарко, а зимой очень холодно?
Описание слайда:
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Внимательно прочитать
§§ 7,8,9,ответить на вопросы после параграфов устно; Упр.6,7 выполнить письменно
Оформить задачи на стр.28
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс повышения квалификации
Современные педтехнологии в деятельности учителя
Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Общая информация
Международная дистанционная олимпиада Осень 2021
Похожие материалы
Разработка занятия внеурочной деятельности для 7 класса “Вес тела на других планетах”
Сценарий семейного спортивного развлечения “Семейные веселые старты”
Рабочая программа по физике 9 класс по УМК Перышкина
Рабочая программа по физике 8 класс по УМК Перышкина
Рабочая программа по физике 7 класс по УМК Перышкина
Контрольная работа по физике
Самостоятельная работа по физике “Давление” (7 класс)
Программа индивидуального обучения по физике 7 класс
Не нашли то что искали?
Воспользуйтесь поиском по нашей базе из
5234442 материала.
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
В Москве стартует онлайн-чемпионат для школьников Soft Skills — 2035
Время чтения: 1 минута
В школе в Пермском крае произошла стрельба
Время чтения: 1 минута
Минобрнауки предложило вузам перевести студентов на удаленку
Время чтения: 1 минута
Школьников не планируют переводить на удаленку после каникул
Время чтения: 1 минута
Минпросвещения намерено включить проверку иллюстраций в критерии экспертизы учебников
Время чтения: 1 минута
В России объявлены нерабочие дни с 30 октября по 7 ноября
Время чтения: 2 минуты
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.