Теплота
Передача энергии, вызываемая разностью температур между системой и ее окружением или между одной системой и другой системой, называется передачей теплоты . Количество энергии, передаваемой таким образом, обозначается буквой q. Количество переданной теплоты пропорционально массе т системы и изменению температуры
Вызванному этой передачей энергии:
Если точно известно, из какого вещества состоит система, и это вещество можно охарактеризовать его удельной теплоемкостью с, то приведенное выше соотношение приобретает следующий вид:
Удельная теплоемкость вещества это энергия, необходимая для повышения температуры одного килограмма данного вещества на один кельвин. Например, удельная теплоемкость воды равна
Молярная теплоемкость вещества-это энергия, необходимая для повышения температуры одного моля данного вещества на один кельвин. Молярная теплоемкость обозначается символом Сm.
Теплота не является свойством системы. Поэтому она не может быть функцией состояния. Например, стакан воды может иметь температуру 50 0C, но нельзя сказать, что он имеет теплоту. Чтобы нагреть воду до 50 °С, ей необходимо передать энергию, конечно если предполагается, что сначала она имела более низкую температуру. И наоборот, если стакан воды сначала имел более высокую температуру, то, чтобы понизить ее до 50 °С, нужно передать часть энергии системы ее окружению. Таким образом, мы убеждаемся, что энергия (теплота), передаваемая системе или системой, не описывает состояние системы. Она описывает только то, что происходит с системой, прежде чем она достигнет конечного состояния, которое в нашем примере характеризуется температурой 50 °С.
Работа
Работа тоже является формой передачи энергии от одной системы к другой или от системы к ее окружению. Система выполняет работу, если система действует с некоторой силой, направленной на преодоление сопротивления. Величина выполненной работы равна произведению силы и расстояния, на котором эта сила преодолевает сопротивление:
Работа = Сила х (Расстояние перемещения в направлении действия силы)
Работа, с которой чаще всего приходится иметь дело в химии, связана с расширением системы. Такое расширение происходит, например, при выделении газа в ходе химической реакции (рис. 5.3). В таком случае работа w, выполняемая системой, определяется выражением
где P внешнее давление, a ΔV-изменение объема системы. Для многих химических реакций, выполняемых в лабораторных условиях, внешнее давление просто совпадает с атмосферным давлением. Знак минус в приведенном выше уравнении соответствует тому, что работа выполняется системой, а следовательно, система теряет энергию.
Если в стакане с кипятком оставить холодную ложку, то через некоторое время ее температура сравняется с температурой воды. Вода немного остывает, а ложка, наоборот, нагревается. Температура у них становится одинаковой и приходит в равновесие, некоторое количество теплоты переходит от более горячего к более холодному телу.
С точки зрения современной молекулярно-кинетической теории от предмета с высокой температурой произошел переход энергии к предмету с низкой температурой. И такой переход происходит, пока не сравняется температура обоих тел, т.е. они придут к состоянию По сути дела, понятие количество теплоты, являющееся мерой переноса энергии, сохранилось с тех пор, когда физики пользовались таким понятием, как теплород.
Однако это не означает, что сегодня нельзя им руководствоваться. Это понятие довольно точно характеризует процессы, происходящие при теплообмене. Общепринято количество теплоты обозначать буквой Q и измерять в Джоулях. Или еще пользуются устаревшими единицами измерения - калорией и (более крупной) килокалорией. Теперь, наверное, надо немного коснуться того, что будет происходить с веществом при получении какой-то энергии извне.
При теплообмене получаемая энергия (тепло) может расходоваться на нагревание вещества или предмета (чайная ложка в стакане), изменение его агрегатного состояния - плавление (масло на сковородке) или парообразование (чайник на плите). Понятно, что это разные процессы, и для каждого из описанных явлений потребуется свое количество энергии. Ученые в конце концов установили, как можно осуществить расчет количества теплоты, требующейся в каждом конкретном случае.
Правда, здесь тоже все оказалось не так просто. В том случае, если не меняется, получаемая энергия пропорциональна массе тела и разнице температур между взаимодействующими телами. Это должно быть понятно по следующему примеру. Если в стакан с кипятком поместить легкую ложку, то ложка быстро нагреется, а если легкий стакан с кипятком поставить на массивную металлическую плиту, то изменение температуры плиты можно будет зафиксировать только с помощью специальных приборов.
В описанной зависимости не учтен еще один фактор - свойства самого вещества. Для описания характеристик материала используется специальный параметр - так называемая Эта величина характеризует количество теплоты, которое надо передать веществу для изменения его температуры на 1 °С. У каждого материала эта величина, характеризующая способность принимать (отдавать) тепло, своя.
Если же в процессе теплообмена происходит изменение состояния тела, т.е. оно плавится или превращается в пар, в таком случае говорят немного о других вещах. Для расплавления вещества к нему подводят количество теплоты, называемой теплотой плавления, а для образования пара - теплотой парообразования.
При этом вместо при расчетах используется или парообразования. Благодаря этим коэффициентам можно найти количество теплоты, требуемое для плавления или перевода в пар нужного количества вещества. Для этого необходимо только умножить значение коэффициента удельной теплоты плавления или парообразования на массу вещества. В итоге получится искомое количество теплоты для получения нужного результата (плавления или парообразования). Упомянутые коэффициенты легко можно найти в справочниках.
Вот так можно описать, что собой представляет понятие количество теплоты, с чем оно связано, на что тратится, и как можно определить и рассчитать выделяемое (поглощаемое) тепло при различных физических процессах.
Какой буквой обозначается количество теплоты?
Ответ:
Q - колличество теплоты.......................
Q-количество теплоты, [Дж].
Похожие вопросы
- три яблока,4 груши и 1 персик стоят 61 рубль. 2 яблока,4 груши и 2 персика стоят 66 рублей. Сколько стоит 1 яблоко,1 груша, и один персик, если персик стоит столько,сколько стоят 2 яблока?
- В одній пачці було 20 зошитів у другій на х менше а в третій у двічі більше ніж у другій скільки зошитів було в трьох пачках разом? склади буквенний вираз та обчисли його значення якщо х=2
- с помощью нитки и линейки определи на глобусе длины параллелей и меридианов сравни их измерть с помощью нитки и линейки длину экватора, вычесли масштаб глобуса, разделив 40 000 киллометров (длина экватора) на длину нитки
- Вспомните сказания о богах. Кто мог бы сказать о себе такие слова?По какому поводу? 1. Я скрывала его, я прятала его из страха, чтобы его не убили. Позвала я обитателей болот, чтобы они помогли мне. Одна мудрая женщина сказала мне: " Не унывай и не бойся! Ребёнок твой недоступен своему противнику: заросли непроходимы, смерть не входит через них!" 2. Зависть и злоба терзают меня. Тот, кому я завидую, красив, добр, повелевает тысячами людей. Меня же все они проклинают и ненавидят. Ради захвата власти в стране я пойду на всё , вплоть до убийства. 3. Имя моё Амамат, что значит " Пожирательница ". Тем из вас, кто не делал зла и не был причиной чужих слёз, не надо бояться моих острых зубов. Но горе завистникам, лгунам и ворам! Рано или поздно мы с ними встретимся.
