PRM. Ciepło jako sposób przepływu energii.
Transkrypt
PRM. Ciepło jako sposób przepływu energii.
Ciepło jak sposób przepływu energii dr inż. Romuald Kędzierski Czy oprócz energii mechanicznej ciało może posiadać inną formę energii? Założenie wyjściowe: Na poziomej, twardej powierzchni lodu o stałej temperaturze, położone zostały (w dużych odległościach od siebie) trzy kulki o takich samych masach i promieniach, ale różnych temperaturach. lód Sytuacja początkowa (A) Która z kulek w sytuacji początkowej miała największą energię mechaniczną? Niech, na przykład: lód Czy wtopienie się w lód kulek 1 i 2 wymagało pewnej energii? Po pewnym czasie (B) Z jakim parametrem kulek mogła być związana ta energia? Tak! Ich temperaturą! Energią, której wartość zależy w pewien sposób od temperatury ciała, nazywa się energią wewnętrzną Uwaga: Ze wzrostem temperatury ciała, jego energia wewnętrzna rośnie. Natomiast spadek temperatury powoduje zmniejszenie energii wewnętrznej ciała. Czym jest ciepło? Jest to sposób przekazywania energii wewnętrznej, między dwoma ciałami o różnych temperaturach, będących w kontakcie cieplnym. Jak można zmienić temperaturę ciała? poprzez wymianę energii między ciałem a otoczeniem w formie ciepła, i/lub poprzez wymianę energii między ciałem a otoczeniem w formie pracy. Jakie formy przekazywanie ciepła są znane? konwekcja: sposób przekazywania energii w formie ciepła związany z makroskopowym ruchem materii w gazie, cieczy bądź plazmie przewodnictwo: nie jest związane z makroskopowym ruchem materii, polega na przekazywaniu energii podczas zderzeń między cząsteczkami stykających się ciał. promieniowanie cieplne (termiczne, temperaturowe): jest to promieniowanie elektromagnetyczne, które emitują cząstki elektrycznie naładowane, wskutek ich ruchu w materii. Każde ciało o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego emituje takie promieniowanie. Przewodnictwo Konwekcja Promieniowanie Promieniowanie Od czego zależy ilość ciepła potrzebna do ogrzania ciała? masy ciała, przyrostu temperatury, rodzaju ogrzewanej materii, rodzaju stanu skupienia ogrzewanej materii. Jak definiuje się tzw. ciepło właściwe? Wielkość ta informuje, ile energii w formie ciepła trzeba dostarczyć do jednostki masy materii, aby spowodować jednostkowy wzrost jej temperatury, bez zmiany jej stanu skupienia. Zadanie 1. Do 50 kg pewnej materii dostarczono 450 kJ energii w formie ciepła, wskutek czego jej temperatura wzrosła o 10 stopni Celsjusza. Oblicz wartość ciepła właściwego tej substancji. Korzystając z tabeli na str. 144 określ rodzaj tej materii. Zadanie 2. W jakiej sytuacji konieczne będzie dostarczenie większej ilości energii w formie ciepła: ogrzanie 1,5 tony żelaza o 2 stopnie Celsjusza, czy w przypadku ogrzania 50 kg wody o 80 stopni Celsjusza? Wykorzystaj dane ze str. 144 w podręczniku. Zadanie 3. Wartość ciepła właściwego ołowiu wynosi ok. 130 J/(kg·K). Oblicz wartość prędkości pocisku ołowianego, jeżeli po zderzeniu niesprężystym z pancerną płytą, jego temperatura wzrosła o 50 stopni Celsjusza. Przyjmij, że 20% utraconej energii kinetycznej pocisku odpowiadało za wzrost jego energii wewnętrznej (i temperatury).