Презентація до заняття з фізики "Рівняння теплового балансу"

Тема заняття: Рівняння теплового балансу для найпростіших теплових процесів

Визначте, які із наступних тверджень вірні, а які хибні: Коли сірник внесли у полум'я свічки, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок механічної роботи; (хибна) Коли сірник запалили об коробок, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок теплопередачі; (хибна) Коли пилка нагрілась після розпилювання дров, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок механічної роботи; (вірна) Коли штучний супутник нагрівся під час входження в атмосферу Землі, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок теплопередачі; (хибна) Коли склянку з водою кімнатної температури поставили в холодильник, то внутрішня енергія зменшилась внаслідок теплопередачі; (вірна) Коли дах будинку нагрівся під прямими променями сонця, то внутрішня енергія збільшилась внаслідок теплопередачі. (вірна) Наведіть власні приклади зміни внутрішньої енергії

4 групи за професіями Майстер виробничого навчання, слюсар, автослюсар Інженер – технолог Військовий Пожежний

Маса тіла Початкова температура Кінцева температура Питома теплоємність речовини Кількість теплоти

Питома теплоємність деяких речовин Тверде тіло Питома теплоємність Дж/кг ∙ К Рідина Питома теплоємність Дж/кг ∙ К Алюміній 900 Бензин 1400 Залізо, сталь 450 Вода 4200 Лід 2100 Гас 2100 Мідь 380 Гліцерин 2400 Полівінілхлорид 920 Ртуть 140 Сухе дерево (дуб) 2400 Олія 1800 Скло лабораторне 840 Спирт 2500 Цегла 850 Фреон 840

В теплоізольованій системі кількість теплоти, яку віддає одне тіло під час теплообміну, дорівнює кількості теплоти, прийнятої іншим тілом: Qв = Qп 

І тур змагань І група. Майстер виробничого навчання, слюсар, автослюсар. Питання: Чому воду вигідно використовувати для охолодження двигунів внутрішнього згоряння? ІІ група. Інженер-технолог. Питання: Чому молоко охолоджується повільніше, ніж вода? ІІІ група. Військовий. Питання: Чому при мінусовій температурі навколишнього середовища пальці рук примерзають до металу? ІV група. Пожежний. Питання: Товстий металевий предмет туго загорнули в папір і піднесли до вогню. Чи одразу займеться папір?

Кількість теплоти, що виділяється при згорянні палива, визначають за формулою: Питома теплота згоряння палива чисельно дорівнює кількості теплоти, що виділяється при повному згорянні 1 кг палива Дрова сухі Маса тіла

Питома теплота згоряння палива Вид палива Питома теплота згоряння Дж/кг Вид палива Питома теплота згоряння Дж/кг Антрацит 30 Нафта 45 Бензин, гас 46 Порох 5 Буре вугілля 15 Природний газ 44 Дизельне паливо 42 Солома 14 Дрова (сухі), сланці 10 Спирт 26 Кам’яне вугілля 25 Торф, тротил 15 Мазут 39 Умовне паливо 29

І група: Майстер виробничого навчання, слюсар, автослюсар. Питання: Коли автомобіль витрачає більше пального: коли під час руху зупиняється чи коли рухається, не зупиняючись? Поясніть. ІІ група: Інженер-технолог Питання: Відомо, що температура полум’я найбільша у верхній його частині. Чому ж часто, поспішаючи нагріти воду у чайнику, збільшують полум’я, відкриваючи кран пальника? ІІІ група: Військовий Питання: Чому порох невигідно використовувати як паливо, а в артилерійських знаряддях бензином його замінити не можна? ІV група: Пожежний Питання: Чому будинок вигідніше опалювати, використовуючи вугілля, природний газ чи рідке паливо, ніж дрова й солому? ІІ тур змагань

Кількість теплоти, що витрачається на плавлення визначають за формулою: Питома теплота плавлення речовин Маса тіла

Питома теплота плавлення речовини Речовина Питома теплота плавлення Дж/кг Речовина Питома теплота плавлення Дж/кг Речовина Питома теплота плавлення Дж/кг Алюміній 393 Лід 332 Свинець 24 Водень 59 Мідь 213 Срібло 87 Вольфрам 185 Олово 58 Сталь 84 Залізо 270 Платина 113 Цинк 112 Золото 67 Ртуть 12 Чавун 96

Графік плавлення і кристалізації

Кількість теплоти, необхідна для пароутворення і виділяється при конденсації, визначається за формулою: Q = L · m

Питома теплота пароутворення речовин Речовина Питома теплота пароутво-рення Дж/кг Речовина Питома теплота пароутво-рення Дж/кг Речовина Питома теплота пароутво-рення Дж/кг Азот 199 Вода 2260 Мідь 4820 Аміак 1370 Гліцерин 830 Ртуть 282 Ацетон 520 Ефір 355 Свинець 855 Бензин 290 Залізо 6120 Спирт 900

І група. Майстер виробничого навчання, слюсар, автослюсар Питання: Чому лампочка розжарювання з часом стає сірою? Чи рівномірно вона темніє? ІІ група. Інженер-технолог Питання: У кондитерському виробництві воду з розчину цукру випаровують при температурі значно нижчій, ніж 100˚С. Як цього вдається досягти? ІІІ група. Військовий Питання: Чому в північних районах користуються не ртутними термометрами, а спиртовими? ІV група. Пожежний Питання: Якою водою краще гасити вогонь: гарячою чи холодною? ІІІ тур змагань

Нагрівання, охолодження Плавлення, кристалізація Пароутворення, конденсація Горіння Закріплення знань,навичок і вмінь

1. В який момент часу почався процес плавлення речовини? 4. Скільки часу відбувалось: а) нагрівання твердого тіла; б) плавлення речовини; в) охолодження рідини? 2. В який момент часу речовина кристалізувалась? 3. Чому дорівнює температура плавлення речовини? Температура кристалізації? Розгляньте графік, дайте відповіді на питання:

Алгоритм розв’язування задач на тепловий баланс. 1. З’ясувати, якої температури досягають тіла в результаті теплообміну, позначити її буквою t. 2. Встановити, які тіла віддають теплоту і записати для кожного тіла формулу кількості теплоти. 3. З’ясувати які тіла отримують теплоту і записати для кожного тіла формулу кількості теплоти. 4. Скласти рівняння теплового балансу, у лівій частині записавши суму кількостей теплоти, які віддають більш нагріті тіла, а у правій частині – суму кількостей теплоти, що отримують менш нагріті тіла. 5. Розв’язати це рівняння відносно невідомої величини і записати кінцеву формулу. 6. Обчислити невідому величину та проаналізувати результат.

Домашнє завдання І група. Майстер виробничого навчання, слюсар, автослюсар Задача. Автомобіль проїхав 60 км, витративши 8 кг бензину. Двигун автомобіля розвивав потужність 45 кВт. З якою швидкістю рухався автомобіль, якщо ККД його двигуна 30%.  ІІ група. Інженер-технолог Задача. У бак, що містить воду масою 10 кг при температурі 20˚С, кинули шматок заліза масою 2 кг, нагрітий до температури 500˚С. При цьому деяка кількість води перетворилася на пару. Кінцева температура, що встановилася у баці, дорівнює 24˚С. Визначте масу води, що перетворилась на пару.  ІІІ група. Військовий Задача. Полярники отримують необхідну їм воду, розтоплюючи лід. Скільки гасу буде потрібно спалити, щоб отримати 15 л окропу, якщо температура навколишнього середовища - 40˚С. Вважати, що вода отримує 50 % енергії, що виділяється під час згоряння гасу.  ІV група. Пожежний Задача. У сніжний замет, що має температуру 0˚С, викинули розпечену до температури 300˚С мідну кулю масою 2 кг. Яка маса снігу, що розтанув?