Škola: Gymnázium, Brno, Slovanské náměstí 7 Šablona: III/2 – Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název projektu: Inovace výuky na GSN prostřednictvím ICT Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0940 Autor: Jaroslava Pindryčová Tematická oblast: Termodynamika Název DUMu: Změny skupenství Kód: VY_32_INOVACE_FY.1.04 Datum: 27. 11. 2012 Cílová skupina: Žáci nižšího gymnázia Klíčová slova: změna skupenství, skupenské teplo Anotace: Vysvětlení pojmů změna skupenství, skupenské teplo, měrné skupenské teplo

Teplo, změna skupenství

Veličiny m [kg] hmotnost Q [J] teplo c [J.kg-1.K-1] měrná tepelná kapacita L [J] skupenské teplo l [J. kg-1] měrné skupenské teplo t [°C] teplota

Vzorce Výpočet tepla: Q = m.c.(t2-t1) Tání / tuhnutí: Lt = m.lt Vypařování / kondenzace: Lv = m.lv Sublimace / desublimace: Ls = m.ls Rozdíl teplot: Δt = t2-t1

Příklad I. Ve varné konvici je voda o hmotnosti 500 g a teplotě 20°C. Jaké teplo musí varná konvice dodat vodě, aby voda dosáhla teploty varu? Měrná tepelná kapacita vody je 4,2 kJ.kg-1.°C-1. Zanedbejte tepelné ztráty. m = 500 g = 0,5 kg t1 = 20°C t2 = 100°C c = 4200 J.kg-1.°C-1 Q = ? J Q = m.c.(t2-t1) Q = 0,5.4200.(100-20) Q = 168 000 J = 168 kJ

Příklad II. Měděný váleček o hmotnosti 5 kg a teplotě 20° přijal teplo 168 kJ. Na jakou teplotu se ohřál? m = 5 kg t1 = 20°C t2 = ? °C c = 383 J.kg-1.°C-1 Q = 168 kJ = 168 000 J Q = m.c.(t2-t1) t2 = Q/m.c+t1 t2 = 168 000/5.383+20 t2 = 107,7 °C Přestože má váleček 10x větší hmotnost než voda v předchozím příkladu, ohřál se na téměř stejnou teplotu.

Příklad III. Teplo varné konvice z prvního příkladu (168kJ) bylo použito na rozpuštění ledu o teplotě 0 °C. Jaké množství ledu toto teplo rozpustí? Lt = 168 kJ = 168 000 J lt = 334 kJ.kg-1 m = ? kg Lt = lt . m m = Lt / lt m = 168 000 / 334 000 m = 0,5 kg Všimněte si, že přibližně stejné množství tepla je potřebné na rozpuštění ledu jako na ohřátí vody z 20 °C na 100 °C.

Příklad IV. Jaké teplo musí dodat varná konvice pro vypaření vody o hmotnosti 0,5 kg teplé 100 °C? Měrné skupenské teplo varu vody je 2 257 000 J.kg-1 lv = 2 257 000 J.kg-1 m = 0,5 kg Lv = ? J Lv = lv . m Lv = 2 257 000 . 0,5 Lv = 1 128 500 J Porovnejte teplo potřebné pro roztátí ledu v předchozím případě s teplem potřebným pro vypaření stejného množství vody v tomto případě.

Příklad V. Určete z jakého materiálu je vyroben chladič procesoru počítače o hmotnosti 200 g, který se ohřeje z 20°C na 40°C a odvede teplo 3584 J z procesoru. Další tepelné děje zanedbejte. Zanedbejte tepelné ztráty. m = 200 g = 0,2 kg t1 = 20°C t2 = 40°C Q = 3 584 J c = ? J.kg-1.°C-1 Q = m.c.(t2-t1) c = Q / (m. (t2-t1)) c = 3 584 / (0,2.(40-20)) c = 896 J.kg-1.°C-1 Chladič je vyroben z hliníku.