Název školyStřední odborná škola a Gymnázium Staré Město Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ AutorMgr. Radomír Tomášů Název šablonyIII/2 – Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název DUMuMěření tepla Stupeň a typ vzděláváníStřední odborná škola s maturitou Vzdělávací oblastFyzika Vzdělávací obor36-47-M/01 Tematický okruhFyzika pro stavaře Druh učebního materiáluVýukový materiál Cílová skupinaŽák, 1. ročník Anotace Žáci získají nové znalosti z fyziky a naučí se orientovat v základních pojmech teplo, kalorimetr, kalorimetrická rovnice Vybavení, pomůckyLaboratorní teploměr, kalorimetr Klíčová slovaTeplo, kalorimetrická rovnice Datum MĚŘENÍ TEPLA

2 Měření tepla Teplo nelze měřit obdobně jako např. hmotnost, rychlost, čas, sílu,….teplo se musí vypočítat! V bytech na radiátorech jsou instalovány měřiče tepla, teplo ale přímo neměří, jen ho vypočítávají z teploty a velikosti radiátoru… Pozn.: Teploměr slouží k měření teploty, měl by se ale spíš jmenovat „teplotoměr“ a měřič tepla by se pak nazýval – teploměr, ale není tomu tak – dlouhodobě zažitá konvence!!!

3 Při tepelné výměně dochází k předávání vnitřní energie bez konání mechanické práce. Těleso s vyšší teplotou odevzdává část své vnitřní energie tělesu s nižší teplotou, které naopak svou vnitřní energii zvětšuje. Předávání energie probíhá tak dlouho, dokud se nevyrovnají teploty obou těles. Jestliže nedojde ke změně skupenství, je velikost předaného (přijatého) tepla přímo úměrná hmotnosti tělesa a změně jeho teploty ΔT (Δt). Q = m.c. ΔT

4 Q – teplo [J] m – hmotnost tělesa [kg] ΔT – rozdíl teplot K[°C] c – je měrná tepelná kapacita látky [J/kg.K] Měrná tepelná kapacita látky : c = Q/m. ΔT je pro každou látku jiná – viz tabulky MFCHT. Jednu z nejvyšších hodnot má voda: c = 4185,5 J/kg.K, (můžeme používat zaokrouhlení na 4200). Např. ocel má c = 450 J/kg.K. Co toto číslo znamená? Pro vodu … musíme dodat 4200 J tepla, aby se 1kg vody ohřál o 1K (resp. o 1°C).

5

6 Měření tepla kalorimetrem: Kalorimetr je izolovaná nádoba s malou hmotností, součástí je laboratorní teploměr a míchací zařízení.

7 Postup měření: Do kalorimetru se naleje studená voda, kterou jsme předem zvážili m 1 a změříme její teplotu t 1, pak přidáme např. horký kovový váleček o změřené hmotnosti m 2, který jsme vytáhli z horké vody o změřené teplotě t 2. Zamícháme, necháme ustálit teplotu a změříme výslednou teplotu t. Pokud pomineme ztráty do okolí, můžeme z kalorimetrické rovnice vypočítat měrnou tepelnou kapacitu látky, ze které je váleček. Ztráty: Horký váleček předá teplo studené vodě, ale také studenému kalorimetru, teploměru a míchačce! Q 3 =K.Δt 1, kde K je tepelná kapacita kalorimetru a jeho příslušenství. Q 3 + Q 1 = Q 2

8

9 Př.: Smícháme 5 kg vody o teplotě 20°C a 3 kg vody o teplotě 90°C. Jaká bude výsledná teplota? m 1 = 5 kg t 1 = 20°C m 2 = 3 kg t 2 = 90°C t = ? [°C] m 1 c 1 (t-t 1 ) = m 2.c 2.(t 2 -t) (t-20) = (90-t) /:4200 5t -100 = t 8t = 370 t = 46,25 °C Výsledná teplota bude asi 46 °C.

Použité zdroje LEPIL, Oldřich. Fyzika pro střední školy vyd. Praha: Prometheus, 1995, 270 s. ISBN [cit.: ] 10