MĚRNÁ TEPELNÁ KAPACITA

Prezentace na téma: "MĚRNÁ TEPELNÁ KAPACITA"— Transkript prezentace:

1 MĚRNÁ TEPELNÁ KAPACITA
VNITŘNÍ ENERGIE TEPLO MĚRNÁ TEPELNÁ KAPACITA

2 °C Umíme měřit teplotu, známe, jaké jednotky se používají.
Elektronická učebnice - Základní škola Děčín VI, Na Stráni 879/2, příspěvková organizace Co již víme? Umíme měřit teplotu, známe, jaké jednotky se používají. °C Máme představu o tom, že látky kolem nás jsou složeny z částic. pevné skupenství plynné skupenství kapalné skupenství

3 Těleso v klidu je položené na podložce. Jaká je jeho energie?
Těleso má energii související s jeho částicovou strukturou.

4 Energie související s částicovou strukturou tělesa
molekuly jádro a elektrony atomy Energie potenciální a kinetická energie molekul, potenciální a kinetická energie atomů, - vnitřní energie atomů (elektronů, jader).

5 2. celkové potenciální energie vzájemné polohy těchto částic.
Vnitřní energie tělesa se nazývá součet: 1. celkové kinetické energie neuspořádaně se pohybujících částic tělesa (molekul, atomů a iontů), 2. celkové potenciální energie vzájemné polohy těchto částic.

6 Změna vnitřní energie tělesa může nastat:
1. konáním práce (stlačení plynu), Práce vykonána silou působící na píst se rovná přírůstku vnitřní energie plynu.

7 Změna vnitřní energie tělesa může nastat:
1. konáním práce (třecí silou), Práce třecí síly W je rovna přírůstku vnitřní energie tělesa a podložky DU.

8 Změna vnitřní energie tělesa může nastat:
1. konáním práce (třecí silou), Práce třecí síly W je rovna přírůstku vnitřní energie válečku DU.

9 Změna vnitřní energie tělesa může nastat:
2. tepelnou výměnou (zahřívání ). T1 - teplota vody T2 - teplota kovového válečku T2 >T1 Do studené vody ponoříme horký kovový váleček...

10 Změna vnitřní energie tělesa může nastat:
2. tepelnou výměnou (zahřívání ). Mezi válečkem a vodou probíhá tepelná výměna. Voda se zahřívá, váleček ochlazuje.

11 Změna vnitřní energie tělesa může nastat:
2. tepelnou výměnou (zahřívání ). Částice teplejšího tělesa narážejí na částice chladnějšího tělesa a odevzdávají jim část své energie.

12 ZÁPIS VNITŘNÍ ENERGIE = všechna energie, která je „skrytá“ v tělese jako pohybová a polohová energie jeho atomů a molekul.

13 Změna vnitřní energie tělesa může nastat:
1. konáním práce 2. dodáním tepla

14 Navenek projev : čím se molekuly v tělese pohybují rychleji, tím je vyšší teplota tělesa
Např.: Při tření – zvýší se vnitřní energie tělesa zvýší se jeho teplota

15 Teplota absolutní nuly: - 273,15 °C
při této teplotě se částice přestávají úplně pohybovat

16 1. Kdy má těleso obecně nějakou energii ?
OTÁZKY K ZOPAKOVÁNÍ 1. Kdy má těleso obecně nějakou energii ? 2. Jaké tři základní druhy energie může mít těleso ?

17 OTÁZKY K ZOPAKOVÁNÍ 3. Jakými dvěma základními způsoby může těleso zvětšit svoji vnitřní energii? 4. Když navenek pozorujeme zvýšení teploty tělesa, k čemu dochází uvnitř tělesa?

18 5. Proč při tření dochází k zvýšení teploty tělesa? ( uveď příklad)
OTÁZKY K ZOPAKOVÁNÍ 5. Proč při tření dochází k zvýšení teploty tělesa? ( uveď příklad) 6. Co nastává při teplotě absolutní nuly ? Uveď velikost ve °C.

19 TEPLO

20 přijalo od teplejšího TEPLO.
Odevzdá-li teplejší těleso chladnějšímu tělesu energii, říkáme, že teplejší těleso odevzdalo chladnějšímu TEPLO. Přijme-li chladnější těleso od teplejšího tělesa energii, říkáme, že chladnější těleso přijalo od teplejšího TEPLO. .

21 TEPLO (rámeček str. 37)

22 ZÁPIS TEPLO (rámeček str. 37) Př.: molekuly horkého vařiče se pohybují rychle, naráží na molekuly konvice s vodou, které urychlí a samy se zpomalí z vařiče do konvice přešlo teplo

23 !! Do konvice žádné molekuly nepřešly, jsou tam stejné molekuly, jen se pohybují rychleji

24 Teplo je energie, kterou při tepelné výměně odevzdá
teplejší těleso chladnějšímu.

25 Teplo = fyzikální veličina
značka Q jednotka ….1 Joule - J používáme jednotky větší : 1kJ= 1000 J 1MJ= J 1GJ= J

26 ROZDÍL MEZI TEPLEM A TEPLOTOU
Uč. str. 40

27 ROZDÍL MEZI TEPLEM A TEPLOTOU
V běžné mluvě nesprávně: „Venku je teplo“ (Teplo není, teplo je energie, která přechází z teplejšího tělesa na chladnější) SPRÁVNĚ: Venku je vysoká teplota

28 ROZDÍL MEZI TEPLEM A TEPLOTOU
1. Uveď příklad tělesa, které má vysokou teplotu, ale nepředá moc tepla. 2. Uveď příklad tělesa, které nemá vysokou teplotu, ale může předat velké množství tepla.

29 ZÁPIS TEPLO = změna vnitřní energie při tepelné výměně /Q, J/
TEPLOTA= charakteristika tepelného stavu hmoty /t, °C/

30 Teplo a teplota K teplotě patří slova: horké, teplé, vlažné, studené, ledové? Uměli byste vysvětlit mimozemšťanovi tato slovní spojení - teplé párky, studené ruce, vlažná polévka, ledová voda, horký čaj?

31 MĚŘENÍ TEPLA JOULŮV POKUS STR. 33

32 Joulův pokus anglický fyzik James Prescott Joule vykonal
pokus, ve kterém měřil množství práce, které je potřeba k ohřátí vody o 1°C

33 vyrobil hrnec na 5 l vody, ve kterém se otáčely lopatky
poháněné závažími 15 kg, která klesala dolů o 1,5 m. závaží sestoupila dolů 50 krát. tímto procesem se zvýšila teplota o 1°C

34 Příklad na Joulův pokus
m = 15 kg h = 1,5 m W = ? Pro dvě závaží po 50sestupech: W = = J Tato vypočtená práce byla pro 5 l vody. Kolik práce je pro 1 l vody? W =m.g.h = ,5 = = 225J pro jedno závaží 1/5 z J = 4500J Lopatkové kolo pro 1 l vykonalo práci 4500 J

35 Závěr z pokusu při pohybu lopatkového kola se kromě vody ohřívá i samotná nádoba a lopatky z toho plyne, že na ohřátí 1 litru vody je potřeba menší práce z přesnějších měření stačí 4180 J = 4200J na ohřátí 1kg (1l) vody o 1°C je třeba vykonat práci 4200J (4,2kJ)

36 na ohřátí 1kg (1l) vody o 1°C je třeba vykonat práci 4200J (4,2kJ)
Závěr z pokusu na ohřátí 1kg (1l) vody o 1°C je třeba vykonat práci 4200J (4,2kJ)

37 MĚRNÁ TEPELNÁ KAPACITA.

38 MĚRNÁ TEPELNÁ KAPACITA
pro různé látky různá uvádí množství tepla potřebné k ohřátí 1 kg dané látky o 1°C najdeme ji v MFCHT značka ……..c jednotka kJ kg°C (kilojoule na kilogram a stupeň Celsia) pro vodu… c = 4,2 kJ kg°C

39 Když budeme ohřívat jinou látku než vodu, budeme k ohřátí 1 kg o 1 °C potřebovat jiné množství tepla. Měrnou tepelnou kapacitu různých látek najdeme v tabulkách.

40 železo měď vzduch ethanol(líh) glycerol(olej) olovo
Úkol : Najdi v MFCHT měrné tepelné kapacity různých látek : železo měď vzduch ethanol(líh) glycerol(olej) olovo

41 Železo 0,45 Měď 0,383 Vzduch 1,01 ethanol(líh) 2,43 Olovo 0,129
Řešení : měrné tepelné kapacity různých látek : Železo 0,45 Měď 0,383 Vzduch 1,01 ethanol(líh) 2,43 Olovo 0,129 Přečíst Rámeček uč. Str. 39 dole Látka, která má.. glycerol(olej) 2,39

42 OTÁZKY K ZOPAKOVÁNÍ Co je to měrná tepelná kapacita ?
Jaká je značka měrné tepelné kapacity ? V jakých jednotkách se udává měrná tepelná kapacita ? Jaká je měrná tepelná kapacita vody ? Co znamená, když má látka velkou měrnou tepelnou kapacitu ?

43 6.Budeme stejně ohřívat 1 kg železa a olova...
Porovnejte ohřívání těles.

44 VÝPOČET TEPLA

45 JAK VYPOČÍTÁME TEPLO. Str. 38 – přečíst U Znamenáčků………

46 Př. Kolik tepla spotřebujeme na ohřátí 20 kg vody z 20 °C na 100 °C.

47 Z Jouleova pokusu … 1kg vody o 1°C……teplo 4,2 kJ 20 kg o 1°C……. 4,2 kJ x 20= 84 kJ 20 kg o 80 °C …84 kJ x 80 = 6720 kJ  Na ohřátí 20 kg vody o 80 °C potřebujeme 6720 kJ tepla.

48 Na čem tedy závisí množství tepla dodané látce, aby se ohřála z původní teploty na vyšší teplotu ?

49 Výpočet předaného tepla
teplo, které těleso odevzdá/přijme, závisí na: m – hmotnosti tělesa kg  c – měrné tepelné kapacitě látky   t2 – t1 – změně teploty tělesa  °C  Q =m.c.(t2 – t1)

50 Příklad č.1 m = 20 kg t2 = 820°C t1 = 20°C c = 0,450 kJ/kg.°C Q = ? /kJ/ Q = m.c.(t2 - t1) Q = ,450. (820 – 20) Q = kJ Odlitek přijal teplo 7200kJ Ocelový odlitek hmotnosti 20 kg se ohřál z teploty 20 °C na kovací teplotu 820 °C. Urči teplo, které odlitek přijal.

51 Příklad č.2 Kolik tepla musíme dodat, aby se zvýšila teplota 100 litrů vody o 20°C? V = 100 l = 0,1 m3 ς= 1000kg/m3 m = V.ς m= 0, = 100 kg t2 - t1 = 20°C c = 4,2 kJ/kg°C Q = ? /kJ/ Q = m.c.(t2 - t1) Q = ,2. 20 Q = kJ Musíme dodat kJ tepla.

52 Příklad č.3 El. bojler má objem120 litrů. Kolik tepla je třeba na ohřátí vody z 20°C na 85 °C? (v kJ a v kWh) V = 120 l = 0,12 m3 ς= 1000kg/m3 m = V.ς m= 0, =120 kg t2 - t1 = 65°C c = 4,2 kJ/kg°C Q = ? /kJ/ Q = m.c.(t2 - t1) Q = ,2. 65 Q = kJ Musíme dodat kJ tepla.

53 Příklad č.3 v kilowatthodinách - kWh :
1 kWh = W s = J Q = kJ : J Q = 9,1 kWh Musíme dodat 9,1 kWh tepla.

54 V= 85 l Q = m.c.(t2 - t1) m = 85 kg Q = 85 . 4,18. (44 – 55) t2 = 44°C
Příklad č.4 Jaké množství tepla odevzdá 85 litrů horké vody o teplotě 55°C vaně a okolí, jestliže zchladne na 44°C? V= 85 l m = 85 kg t2 = 44°C t1 = 55°C c = 4,18 kJ/kg. °C Q = ? /kJ/ Q = m.c.(t2 - t1) Q = ,18. (44 – 55) Q = ,3 kJ Voda odevzdá ,3 kJ tepla.

55 Příklad č.5 m = 0,5 kg t2 = 56°C t1 = 70°C c = 4180 J/kg.K Q = ? Q = m.c.(t2 - t1) Q = 0, ( ) Q = J = - 29,26 kJ Voda uvolní teplo – 29,26 kJ V misce na stole bylo 0,5 kg horké vody o teplotě 70°C. Po určité době byla změřena teplota vody 56°C. Jak velké teplo voda uvolní ?

56 Příklad č.3 Tři stejné sklenice. V první je voda, v druhé rtuť,
ve třetí voda o stejné hmotnosti a o stejné počáteční teplotě. Tyto nádoby vložíme současně do horké vodní lázně o stálé teplotě 50 °C. Které kapalné těleso přijme největší teplo při ohřátí na teplotu horké vodní lázně? Voda, protože má největší měrnou tepelnou kapacitu. Kdo nevěří může si udělat výpočty.

57 ,,Jaká je měrná tepelná kapacita zlata, jestliže k ohřátí zlatého prstenu o hmotnosti 15 g o 40°C je třeba dodat 77,4 J tepla?"[2] m = 15 g = 0,015 kg t2 - t1 = 40°C Q = 77,4 J c = ? Rada: vypočtenou měrnou tepelnou kapacitu porovnej s MCHF tabulkami. Q = m.c.(t2 - t1) 77,4 = 0,015 . c ,4 = 0,6 . c 77,4 : 0,6 = c 129 J/kg.°C = c Měrná tepelná kapacita zlata je 129 J/kg.°C.

58 Teplo je fyzikální veličina.
Značka veličiny - Q Jednotka tepla [Q]= J (joule) Tepelná kapacita tělesa teplo, které přijme těleso při zvýšení teploty o 1K charakterizuje dané těleso jednotka [C] = J·K-1

59 Měrná tepelná kapacita látky
teplo, které přijme těleso při zvýšení teploty o 1K charakterizuje látku jednotka [c] = J·kg-1·K-1 m - hmotnost tělesa (T2 - T1) - změna teploty c - měrná tepelná kapacita látky Teplo Q , které přijme chemicky stejnorodé těleso je přímo úměrné hmotnosti tělesa m a přírůstku jeho teploty Dt.

60 Zákon zachování energie
Při dějích, které probíhají v izolované soustavě těles, zůstává součet kinetické, potenciální a vnitřní energie energie těles konstantní.

61 Výpočet tepla potřebného k ohřátí tělesa
Q = m.c.(t2 - t1) Q ….. teplo v J m …. hmotnost v kg t2 ……..konečná teplota ve °C t1 ……… původní teplota ve °C c ….. měrná tepelná kapacita v J/(kg °C) a najdeme ji v MFCH tabulkách

62 Řešte úlohu: Auto s hmotností 900 kg se pohybuje po vodorovné cestě rychlostí 80 km.h-1 a náhle zabrzdí. Vypočítejte, jak se po zastavení auta změní vnitřní energie jeho pneumatik a brzdových disků. DU=0,22 MJ

63 Řešte úlohu: V Niagarských vodopádech padá voda z výšky 60 m. Jak se zvýší její teplota, předpokládáme-li, že celá kinetická energie padající vody se změní na vnitřní energii. DT=0,14 K

64 Test 1 Vnitřní energii soustavy nazýváme součet celkové:
a) kinetické energie neuspořádaně se pohybujících částic tělesa a celkové potenciální energie vzájemné polohy těchto částic, b) kinetické energie neuspořádaně se pohybujících částic tělesa, c) potenciální energie vzájemné polohy neuspořádaně se pohybujících částic tělesa, d) vnitřní energie tělesa. 1

65 Test 2 Teplo je určené energii, kterou:
a) při tepelné výměně odevzdá chladnější těleso teplejšímu, b) při tepelné výměně odevzdá teplejší těleso chladnějšímu, c) při tepelné výměně přijme teplejší těleso od chladnějšího, d) si vymění tělesa při tepelné výměně. 2

66 Test 3 Změna vnitřní energie tělesa může nastat: a) tepelnou výměnou,
b) ochlazováním tělesa, c) zahříváním tělesa, d) konáním práce. 3

67 Test 4 Teplo, které přijme chemicky stejnorodé těleso je:
a) přímo úměrné hmotnosti m tělesa a přírůstku jeho teploty, b) nepřímo úměrné hmotnosti m tělesa a přírůstku c) přímo úměrné objemu V tělesa a přírůstku jeho teploty, d) přímo úměrné hmotnosti m tělesa a úbytku jeho teploty . 4