Погода в Санкт-Петербурге | Pogoda78.ru

Физический диктант 1. Мера изменения внутренней энергии в процессе теплопередачи 2. Единица измерения удельной теплоемкости 3. Удельная теплоемкость железа. презентация

Физический диктант 1. Мера изменения внутренней энергии в процессе теплопередачи 2. Единица измерения удельной теплоемкости 3. Удельная теплоемкость железа. - презентация

Презентация на тему: " Физический диктант 1. Мера изменения внутренней энергии в процессе теплопередачи 2. Единица измерения удельной теплоемкости 3. Удельная теплоемкость железа." — Транскрипт:

1 Физический диктант 1. Мера изменения внутренней энергии в процессе теплопередачи 2. Единица измерения удельной теплоемкости 3. Удельная теплоемкость железа равна 460 дж/кг 0 С. Эта означает, что 4. Мера превращения механической энергии во внутреннюю 5. Физическая величина, которая определяет количество теплоты, необходимое для нагревания вещества массой 1 кг на 1 0 С. 6. Единица измерения удельной теплоты сгорания топлива 7. Физическая величина, которая определяет количество теплоты, выделяющиеся при сгорании 1 кг вещества. 8. Основные виды топлива, которые используются в казахстане 9. Сумма кинетической и потенциальной энергии тела 10. Закон сохранения и превращения энергии.

2 Ответы: 1. Количество теплоты 2. Дж/кг 0 С 3. Для нагревания 1 кг железа на 1 0 С потребуется 460 дж теплоты 4. Работа 5. Удельная теплоемкость 6. Дж/кг 7. Удельная теплота сгорания топлива 8. Уголь, нефть, газ 9. Полная механическая энергия 10. Полная энергия замкнутой системы остается постоянной.

3 Вода появляется из ручейка, Ручьи по пути собирает река. Река полноводно течет на просторе, Пока, наконец, не вливается в море. Моря пополняют запас океана, Над ним формируется клубы тумана. Они поднимаются выше пока Не превращаются в облака. А облака проплывая над нами, Дождем проливаются, сыплют снегами. Весной соберется вода в ручейки, Они потекут до ближайшей реки. Как называют весь этот процесс? Явления без которых облик нашей планеты был бы иным.

4 Урок путешествие в мир неизвестных явлений Познавательная Экспериментальная Лирическая Практическая

5 Испарение и конденсация.

6 Наблюдали ли вы эти явления в окружающем вас мире ? 1. Сформировать понятия испарения и конденсация; 2. Раскрыть причины, от которых зависит скорость испарения ( с помощью опытов ); 3. Выяснить роль явлений испарения и конденсации в жизни человека. Цель урока:

7 Парообразование Испарение Кипение

8 Испарение Жидкость пар Парообразование происходящее при любой температуре со свободной поверхности жидкости, называется испарением. Конденсация Пар Жидкость Конденсация – это явление, обратное испарению, т.е. явление превращения пара в жидкость

9 АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА

10 Примеры высыхания : мокрого белья луж на асфальте доски в классе.

11 И с п а р е н и еИ с п а р е н и е Скорость испарения зависит : От рода жидкости ( спирт, вода, эфир ); От температуры ( прямо пропорционально ); От площади поверхности ; От наличия ветра ; Особенности : Происходит при любой температуре ; Твердые тела так же испаряются.

12 Закроем сосуд крышкой. Будет ли изменяться масса жидкости ? Происходит ли испарение жидкости в сосуде ? Почему масса жидкости при этом не изменяется ? Наряду с испарением наблюдается обратный процесс. Как он называется ?

13 Конденсация Конденсация – явление превращения пара в жидкость. Примеры : роса на траве ; туман ; облака ; конденсат на стеклах осенью и зимой.

14 Учет в быту, природе, технике Испарения мокрое белье развешивают ; чай наливали в блюдца ; волосы сушат феном ; на горячее дуют ; обмахиваются веером ; животные в жару высовывают язык. Конденсации Противотуманны е фары ; Обогрев салона автомобиля в дождь, зимой ; Запотевание стекол в помещениях.

15 Сказка Хитроумный ИВАН Захотел Иван жениться на красавице-царевне. Он знал, что многие сватались к ней, но никто не мог Решить задачи, которые она задавала каждому жениху. А всех, кто не справлялся с задачами, выгоняли из царства вон. Иван решился и пришел к царевне. Красавица говорит: Вот тебе первая задача: сделай так, чтобы то, что тебя окружает, но невидимо, стало видимым. это пара пустяков, - отвечает Иван. – дай-ка зеркальце, я сделаю так. А ты посмотри в него

16 Удивилась царевна и молвила: хорошо ты справился с первой задачей, посмотрю что будет со второй. Вот тебе кувшин с водой. Сделай так, чтобы через пять минут вода испарилась Нет ничего проще,- ответил Иван.- Это часто делают в вашем дворце. Умен ты и образован, добрый молодец! Видно судьба выйти мне за тебя замуж,- молвила напоследок царевна.

17 Задачи 1. Будет ли испаряться вода из стакана, если перенести из теплой комнаты в холодное помещение, температура в котором 0 0 С? 2. От чего зависит скорость испарения жидкости? 3. Увеличится ли уменьшится скорость испарения жидкости при повышении температуры, если остальные условия останутся без изменения? 4. Парообразование, происходящее с поверхности жидкости, называется Процесс, обратный парообразованию, называется Почему скошенная трава быстрее высохнет в ветреную погоду? 7. В двух одинаковых тарелках поровну налиты жирные и постные щи. Какие щи остынут быстрее? 8. Сырые дрова горят хуже, чем сухие? Почему? 9. Оставаясь продолжительное время в мокрой одежде и обуви, можно простудиться. Почему? 10. Почему в доме, автобусе или в трамвае на стеклах окон при сильных морозах лед появляется с внутренней стороны?

18 Кроссворд Утром бусы засверкали, Всю траву они заткали, А пошли искать их днем, Ищем, ищем - не найдем. 2) Он слетает белой стаей И сверкает на лету. Он звездой прохладной тает На ладони и во рту. 3) Молоко над речкой плыло, Ничего не видно было, Растворилось молоко- Стало видно далеко. 4. Без пути и без дороги Ходит самый длинноногий, В тучах прячется во мгле, Только ноги на земле. 5. Как песчинка мала, А землю покрывает хоть сама из воды, а в воздухе летает. 6. Белом бархате деревня, И заборы и деревня А как ветер нападет, Белый бархат опадет.

19 Домашнее задание 1. § Вопросы после параграфа 3. упр.10(устно) 4. Творческая задача: на раскаленную пластину, плиту или сковороду брызните каплю воды и пронаблюдайте за скоростью ее испарения. Объясните, почему при очень высокой температуре капля держится неожиданно долго, не испаряясь.

Физический диктант по теме "Тепловые явления" 8 класс
тренажёр по физике (8 класс) по теме

Данная работа предусматривает промежуточный контроль знаний учащихся по теме "Тепловые явления" и поможет учащимся сориентироваться в качестве своих знаний по данной теме.

Скачать:

Вложение	Размер
fd-8_teplovyeyavleniya.doc	63.5 КБ

Предварительный просмотр:

Физический диктант – 8 класс «Единицы измерения по теме «Тепловые явления»

Какой буквой обозначается количество теплоты?

Единицы измерения количества теплоты?

Какой буквой обозначается удельная теплота сгорания топлива?

Единицы измерения удельной теплоемкости вещества?

Какой буквой обозначается масса вещества?

Единицы измерения массы вещества?

Какой буквой обозначается начальная температура вещества?

Единицы измерения температуры вещества?

Формула расчета количества теплоты при нагревании или охлаждении вещества?

Формула расчета количества теплоты при парообразовании?

Количество правильных ответов

Физический диктант – 8 класс «Единицы измерения по теме «Тепловые явления»

Какой буквой обозначается тепловая энергия?

Единицы измерения количества теплоты?

Какой буквой обозначается удельная теплота плавления вещества?

Единицы измерения удельной теплоты плавления вещества?

Какой буквой обозначается плотность вещества?

Единицы измерения плотности вещества?

Какой буквой обозначается конечная температура вещества?

Единицы измерения температуры вещества?

Формула расчета количества теплоты при сгорании топлива?

Формула расчета количества теплоты при плавлении и кристаллизации вещества?

Количество правильных ответов

Физический диктант- 8 класс «Единицы измерения по теме «Тепловые явления»

Какой буквой обозначается количество теплоты?

Единицы измерения температуры вещества?

Какой буквой обозначается удельная теплоемкость вещества?

Единицы измерения удельной теплоемкости вещества?

Какой буквой обозначается объем вещества?

Единицы измерения объема вещества?

Какой буквой обозначается масса вещества?

Единицы измерения удельной теплоты сгорания топлива?

Формула расчета количества теплоты при нагревании или охлаждении вещества?

Формула расчета количества теплоты при плавлении и отвердевании кристаллических тел?

Количество правильных ответов

Физический диктант- 8 класс «Единицы измерения по теме «Тепловые явления»

Какой буквой обозначается количество теплоты?

Единицы измерения количества теплоты?

Какой буквой обозначается удельная теплота парообразования?

Единицы измерения удельной теплоемкости вещества?

Какой буквой обозначается масса вещества?

Единицы измерения плотности вещества?

Какой буквой обозначается изменение температуры вещества?

Единицы измерения температуры вещества?

Формула расчета количества теплоты при нагревании или охлаждении вещества?

Формула расчета количества теплоты при полном сгорании топлива?

Количество правильных ответов

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Сборник физических диктантов для 7 класса

Приобретение учащимися знаний по физике имеет важное значение в условиях современного развития общества, так как на физике основывается не только техническая деятельность, но и сам предмет является не.

Сборник физических диктантов для 8 класса

Приобретение учащимися знаний по физике имеет важное значение в условиях современного развития общества, так как на физике основывается не только техническая деятельность, но и сам предмет является не.

Сборник физических диктантов для 9 класса

Приобретение учащимися знаний по физике имеет важное значение в условиях современного развития общества, так как на физике основывается не только техническая деятельность, но и сам предмет является не.

Физические диктанты "Веришь - не веришь" для 7 класса по главе " Первоначальные сведения о строении вещества"

Физические диктанты "Веришь - не веришь" в 7 классе можно использовать при закреплении нового материала, а также при проверке знаний изучаемой темы. Физические диктанты составлены для учащихся 7 класс.

Физические диктанты "Веришь - не веришь" для 7 класса по главе " Первоначальные сведения о строении вещества"

Физические диктанты "Веришь - не веришь" можно использовать для закрепления изученного материала, так и для проверки знаний учащихся по данной теме. Физические диктанты составлены для учащихся 7 .

Физический диктант "Физические величины"

В конце учебного года кроме итоговых контрольных работ или тестов мои ученики выполняют еще такие итоговые работы как физический диктант по физическим величинам и их единицам измерения, словарный дикт.

Обобщающие диктанты по физике по теме "Тепловые явления". 8-й класс

Проверка знаний, умений и навыков учащихся является важным звеном учебного процесса, от правильной постановки которого во многом зависит успех обучения. Она позволяет установить достоинства и недостатки в знаниях и умениях учащихся и на их основе управлять учебным процессом, совершенствуя методы и виды работы учителя и ученика. Правильно осуществляемая проверка позволяет уменьшить учебную нагрузку школьников, так как ориентирует их на усвоение главного в учебной информации, что позволяет разгрузить их память от второстепенных сведений.

Проверка знаний не дополнение к процессу обучения - это необходимая часть пути познания, которым учитель ведёт, а ученик идёт в процессе обучения. Она является важным элементом процесса обучения и воспитания школьников, которым определяется результативность, эффективность обучения. Принято считать, что контроль является “обратной связью” между учителем и учеником, тем этапом учебного процесса, когда учитель получает информацию об эффективности обучения предмету. В зависимости от цели проверки и места ее в учебном процессе, от методов и средств, с помощью которых проводится проверка, она может выполнять различные функции: ориентирующую, диагностирующую, обучающую, воспитательную, развивающую и контролирующую.

Для того чтобы проверка знаний и умений выполняла свои функции, она должна быть регулярной, объективной и всесторонней. Правильная организация проверки и учёта знаний существенно влияет на регулярность занятий учащихся предметом, тщательность выполнения заданий. Учащиеся заинтересованы в проверке своих знаний, так как каждый ученик хочет, чтобы за процессом его труда следили, замечали ошибки, способствовали быстрому их исправлению. Ученик желает видеть свой собственный рост и результаты своего труда, поэтому мне удалось, на мой взгляд, найти наиболее оптимальную систему проверки и контроля знаний учащихся на всех ступенях образования. проверка оказывает воспитывающее действие, которое трудно переоценить.

Значительное сокращение учебного времени на изучение физики, особенно на старшей ступени обучения, требует от учителя высокой организованности в преподавании науки и изменения технологий для осуществления основных элементов учебного процесса. Использую в преподавании уже более 20 лет педагогическую технологию В.Ф. Шаталова. Она позволяет производить изучение материала укрупнёнными блоками с последующей обработкой его учащимися в процессе самостоятельной деятельности. Объяснение веду с помощью опорных конспектов (ОК), которые способствуют излагать учебный курс последовательно, логично, доступно для каждого учащегося. Метод ежедневного опроса (преимущественно на первой ступени обучения), обеспечивает ученикам успешность продвижения в понимании материала, что рождает интерес к занятиям. За эти годы создан УМК по всем курсам физики. Он включает в себя следующие элементы: поурочное планирование, контрольные вопросы взаимоконтроля (КВВК), опорные конспекты, презентации к урокам, многовариантные задания для уроков решения задач (практикумов, открытых задач), задания для самостоятельной работы для исследования практического применения изучаемых явлений и процессов, тексты контрольных работ и обобщающих диктантов.

• позволяет за короткое время проверить знания большого числа учащихся одновременно;
• обладает большей объективность по сравнению с устной;
• осуществить равенство меры выявления знаний для всех учащихся;
• позволяет выбрать общую для всех систему вопросов;
• определяет четкие критерии оценки работы учащихся.

Письменная проверка проводится в форме физических диктантов, как промежуточных, так и итоговых, все они носят обобщающий характер. Физические диктанты дают возможность: провести обобщение изученного, проверить сознательность выполнения домашнего задания, выявить умение школьников применять знания в учебной практике при решении задач, к выполнению эксперимента, создать комфортные условия для каждого ученика на уроке, использовать индивидуальный темп написания работы. При подготовке к таким работам школьники учатся выделять главное в учебном материале, особое внимание уделяют структурным единицам научных знаний, а так же повторяют, закрепляют, углубляют и систематизируют знания, что позволяет поднять их на новый уровень. При систематизации и обобщении знаний формируются важные интеллектуальные умения учащихся.

• физические величины, их условное обозначение, единицы измерения;
• основные формулы темы, связь между физическими величинами, математическое выражение условий, физических законов, границ применимости законов, теорий;
• определения физических величин, явлений, законов, теорий;
• графики зависимостей физических величин от времени, других параметров, условное обозначение устройств, приборов в схемах
• тестовое задание с выбором ответа (не менее двух вариантов) или небольшое практическое задание для применения изучаемых знаний.

Продолжительность работ соответствует времени урока (40 мин.). Файлы с диктантами, оформленными на отдельных листах (формат А4), выдаются каждому учащемуся персонально для работы. Данное оформление заданий позволяет учителю использовать их многократно, проводить проверку одновременно всех учащихся в полной тишине, проводить последующую корректировку знаний после проверки и с временно отсутствующими на уроке.

Предлагаю в качестве примеров содержание диктантов для учащихся 8 класса по теме “Тепловые явления”, изучение курса проводится по УМК А.В.Перышкина.

Формула нахождения удельной теплоемкости в физике. Удельная теплоемкость: для чего она нужна и в чем ее смысл

Количество энергии, которое необходимо сообщить 1 г какого либо вещества, чтобы повысить его температуру на 1°С. По определению, для того чтобы повысить температуру 1 г воды на 1°С, требуется 4,18 Дж. Экологический энциклопедический словарь.… … Экологический словарь

удельная теплоёмкость - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN specific heatSH …

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ - физ. величина, измеряемая количеством теплоты, необходимым для нагревания 1 кг вещества на 1 К (см.). Единица удельной темплоёмкости в СИ (см.) на килограмм кельвин (Дж кг∙К)) … Большая политехническая энциклопедия

удельная теплоёмкость - savitoji šiluminė talpa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heat capacity per unit mass; massic heat capacity; specific heat capacity vok. Eigenwärme, f; spezifische Wärme, f; spezifische Wärmekapazität, f rus. массовая теплоёмкость, f;… … Fizikos terminų žodynas

См. Теплоёмкость … Большая советская энциклопедия

удельная теплоёмкость - удельная теплота … Cловарь химических синонимов I

удельная теплоёмкость газа - — Тематики нефтегазовая промышленность EN gas specific heat … Справочник технического переводчика

удельная теплоёмкость нефти - — Тематики нефтегазовая промышленность EN oil specific heat … Справочник технического переводчика

удельная теплоёмкость при постоянном давлении - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN specific heat at constant pressurecpconstant pressure specific heat … Справочник технического переводчика

удельная теплоёмкость при постоянном объёме - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN specific heat at constant volumeconstant volume specific heatCv … Справочник технического переводчика

Книги

• Физические и геологические основы изучения движения вод в глубоких горизонтах , Трушкин В.В.. В целом книга посвящена закону авторегулирования температуры воды с вмещающим телом, открытому автором в 1991 г. В начале книги проведен обзор состояния изученностипроблемы движения глубоких…

Удельная теплоемкость является характеристикой вещества. То есть у разных веществ она различна. Кроме того, одно и то же вещество, но в разных агрегатных состояниях обладает разной удельной теплоемкостью. Таким образом, правильно говорить об удельной теплоемкости вещества (удельная теплоемкость воды, удельная теплоемкость золота, удельная теплоемкость древесины и т. д.).

Удельная теплоемкость конкретного вещества показывает, сколько тепла (Q) надо ему передать, чтобы нагреть 1 килограмм этого вещества на 1 градус Цельсия. Удельную теплоемкость обозначают латинской буквой c . То есть, c = Q/mt. Учитывая, что t и m равны единице (1 кг и 1 °C), то удельная теплоемкость численно равна количеству теплоты.

Однако теплота и удельная теплоемкость имеют разные единицы измерения. Теплота (Q) в системе Си измеряется в Джоулях (Дж). А удельная теплоемкость - в Джоулях, деленных на килограмм, умноженный на градус Цельсия: Дж/(кг · °C).

Если удельная теплоемкость какого-то вещества равна, например, 390 Дж/(кг · °C), то это значит, что если 1 кг этого вещества нагреется на 1 °C, то оно поглотит 390 Дж тепла. Или, другими словами, чтобы нагреть 1 кг этого вещества на 1 °C, ему надо передать 390 Дж тепла. Или, если 1 кг этого вещества охладится на 1 °C, то оно отдаст 390 Дж тепла.

Если же на 1 °C нагревается не 1, а 2 кг вещества, то ему надо передать в два раза больше тепла. Так для примера выше это уже будет 780 Дж. То же самое будет, если нагреть на 2 °C 1 кг вещества.

Удельная теплоемкость вещества не зависит от его начальной температуры. То есть если например, жидкая вода имеет удельную теплоемкость 4200 Дж/(кг · °C), то нагревание на 1 °C хоть двадцатиградусной, хоть девяностоградусной воды одинаково потребует 4200 Дж тепла на 1 кг.

А вот лед имеет удельную теплоемкость отличную от жидкой воды, почти в два раза меньше. Однако, чтобы и его нагреть на 1 °C потребуется одинаковое количество теплоты на 1 кг, независимо от его начальной температуры.

Удельная теплоемкость также не зависит от формы тела, которое изготовлено из данного вещества. Стальной брусок и стальной лист, имеющие одинаковую массу, потребуют одинаковое количество теплоты для нагревания их на одинаковое количество градусов. Другое дело, что при этом следует пренебречь обменом теплом с окружающей средой. У листа поверхность больше, чем у бруска, а значит, лист больше отдает тепла, и поэтому быстрее будет остывать. Но в идеальных условиях (когда можно пренебречь потерей тепла) форма тела не играет роли. Поэтому говорят, что удельная теплоемкость - это характеристика вещества, но не тела.

Итак, удельная теплоемкость у разных веществ различна. Это значит, что если даны различные вещества одинаковой массы и с одинаковой температурой, то чтобы нагреть их до другой температуры, им надо передать разное количество тепла. Например, килограмму меди потребуется тепла примерно в 10 раз меньше, чем воде. То есть у меди удельная теплоемкость примерно в 10 раз меньше, чем у воды. Можно сказать, что в «медь помещается меньше тепла».

Количество теплоты, которое надо передать телу, чтобы нагреть его от одной температуры до другой, находят по следующей формуле:

Здесь t к и t н - конечная и начальная температуры, m - масса вещества, c - его удельная теплоемкость. Удельную теплоемкость обычно берут из таблиц. Из этой формулы можно выразить удельную теплоемкость.

На сегодняшнем уроке мы введем такое физическое понятие как удельнаятеплоемкость вещества. Узнаем, что она зависит от химических свойств вещества, а ее значение, которое можно найти в таблицах, различно для различных веществ. Затем выясним единицы измерения и формулу нахождения удельной теплоемкости, а также научимся анализировать тепловые свойства веществ по значению их удельной теплоемкости.

Калориметр (от лат. calor – тепло и metor – измерять) – прибор для измерения количества теплоты , выделяющейся или поглощающейся в каком-либо физическом, химическом или биологическом процессе. Термин «калориметр» был предложен А. Лавуазье и П. Лапласом.

Состоит калориметр из крышки, внутреннего и внешнего стакана. Очень важным в конструкции калориметра является то, что между меньшим и большим сосудами существует прослойка воздуха, которая обеспечивает из-за низкой теплопроводности плохую теплопередачу между содержимым и внешней средой. Такая конструкция позволяет рассматривать калориметр как своеобразный термос и практически избавиться от воздействий внешней среды на протекание процессов теплообмена внутри калориметра.

Предназначен калориметр для более точных, чем указано в таблице, измерений удельных теплоемкостей и других тепловых параметров тел.

Замечание. Важно отметить, что такое понятие, как количество теплоты, которым мы очень часто пользуемся, нельзя путать с внутренней энергией тела. Количество теплоты определяет именно изменение внутренней энергии, а не его конкретное значение.

Отметим, что удельная теплоемкость у разных веществ разная, что можно увидеть по таблице (рис. 3). Например, у золота удельная теплоемкость . Как мы уже указывали ранее, физический смысл такого значения удельной теплоемкости означает, что для нагревания 1 кг золота на 1 °С ему необходимо сообщить 130 Дж теплоты (рис. 5).

Рис. 5. Удельная теплоемкость золота

На следующем уроке мы обсудим вычисление значения количества теплоты.

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. - М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

1. Интернет-портал «vactekh-holod.ru» ()

Домашнее задание

Введем теперь очень важную термодинамическую характеристику, называемую теплоемкостью системы (традиционно обозначается буквой С с различными индексами).

Теплоемкость - величина аддитивная , она зависит от количества вещества в системе. Поэтому вводят также удельную теплоемкость

Удельная теплоемкость - это теплоемкость единицы массы вещества

и молярную теплоемкость

Молярная теплоемкость - это теплоемкость одного моля вещества

Поскольку количество теплоты не есть функция состояния и зависит от процесса, теплоемкость также будет зависеть от способа подвода тепла к системе. Чтобы понять это, вспомним первое начало термодинамики. Разделив равенство ( 2.4 ) на элементарное приращение абсолютной температуры dT, получим соотношение

Второе слагаемое, как мы убедились, зависит от вида процесса. Отметим, что в общем случае неидеальной системы, взаимодействием частиц которой (молекул, атомов, ионов и т. п.) пренебречь нельзя (см., например, § 2.5 ниже, в котором рассматривается ван–дер–ваальсовский газ), внутренняя энергия зависит не только от температуры, но и от объема системы. Это объясняется тем, что энергия взаимодействия зависит от расстояния между взаимодействующими частицами. При изменении объема системы меняется концентрация частиц, соответственно, меняется среднее расстояние между ними и, как следствие, меняется энергия взаимодействия и вся внутренняя энергия системы. Другими словами, в общем случае неидеальной системы

Поэтому, в общем случае первое слагаемое нельзя писать в виде полной производной, полную производную необходимо заменить на частную производную с дополнительным указанием на то, при какой постоянной величине она вычисляется. Например, для изохорного процесса:

Или для изобарного процесса

Входящая в это выражение частная производная вычисляется с помощью уравнения состояния системы, записанного в виде . Например, в частном случае идеального газа

эта производная равна

Мы рассмотрим два частных случая, соответствующих процессу подведения теплоты:

• постоянном объеме;
• постоянном давлении в системе.

В первом случае работа dА = 0 и мы получаем теплоемкость С V идеального газа при постоянном объеме:

С учетом сделанной выше оговорки, для неидеальной системы соотношение (2.19) необходимо записать в следующем общем виде

Заменив в 2.7 на , а на немедленно получаем:

Для вычисления теплоемкости идеального газа С p при постоянном давлении (dp = 0 ) мы учтем, что из уравнения ( 2.8 ) следует выражение для элементарной работы при бесконечно малом изменении температуры

Получаем в итоге

Разделив это уравнение на число молей вещества в системе, получаем аналогичное соотношение для молярных теплоемкостей при постоянном объеме и давлении, называемое соотношением Майера

Приведем для справки общую формулу - для произвольной системы - связывающую изохорную и изобарную теплоемкости:

Выражения (2.20) и (2.21) получаются из этой формулы путем подстановки в неё выражения для внутренней энергии идеального газа и использования его уравнения состояния (см. выше):

Теплоемкость данной массы вещества при постоянном давлении больше теплоемкости при постоянном объеме, так как часть подведенной энергии тратится на совершение работы и для такого же нагревания требуется подвести больше теплоты. Отметим, что из (2.21) следует физический смысл газовой постоянной:

Таким образом, теплоемкость оказывается зависящей не только от рода вещества, но и от условий, в которых происходит процесс изменения температуры.

Как мы видим, изохорная и изобарная теплоемкости идеального газа от температуры газа не зависят, для реальных веществ эти теплоемкости зависят, вообще говоря, также и от самой температуры Т .

Изохорную и изобарную теплоемкости идеального газа можно получить и непосредственно из общего определения, если воспользоваться полученными выше формулами ( 2.7 ) и (2.10 ) для количества теплоты, получаемого идеальным газом при указанных процессах.

Для изохорного процесса выражение для С V следует из ( 2.7 ):

Для изобарного процесса выражение для С р вытекает из (2.10 ):

Для молярных теплоемкостей отсюда получаются следующие выражения

Отношение теплоемкостей равно показателю адиабаты:

На термодинамическом уровне нельзя предсказать численное значение g ; нам удалось это сделать лишь при рассмотрении микроскопических свойств системы (см. выражение (1.19 ), а также ( 1.28 ) для смеси газов). Из формул (1.19 ) и (2.24) следуют теоретические предсказания для молярных теплоемкостей газов и показателя адиабаты.

Одноатомные газы (i = 3 ):

Двухатомные газы (i = 5 ):

Многоатомные газы (i = 6 ):

Экспериментальные данные для различных веществ приведены в таблице 1.

Видно, что простая модель идеальных газов в целом неплохо описывает свойства реальных газов. Обращаем внимание, что совпадение было получено без учета колебательных степеней свободы молекул газа.

Мы привели также значения молярной теплоемкости некоторых металлов при комнатной температуре. Если представить кристаллическую решетку металла как упорядоченный набор твердых шариков, соединенных пружинками с соседними шариками, то каждая частица может только колебаться в трех направлениях (i кол = 3 ), и с каждой такой степенью свободы связаны кинетическая k В Т/2 и такая же потенциальная энергия. Поэтому на частицу кристалла приходится внутренняя (колебательная) энергия k В Т. Умножая на число Авогадро, получим внутреннюю энергию одного моля

откуда вытекает значение молярной теплоемкости

(Вследствие малого коэффициента теплового расширения твердых тел для них не различают с р и c v ). Приведенное соотношение для молярной теплоемкости твердых тел называется законом Дюлонга и Пти, и из таблицы видно хорошее совпадение расчетного значения

Говоря о неплохом соответствии приведенных соотношений и данных опытов, следует отметить, что оно наблюдается лишь в определенном диапазоне температур. Иначе говоря, теплоемкость системы зависит от температуры, и формулы (2.24) имеют ограниченную область применения. Рассмотрим сначала рис. 2.10, на котором изображена экспериментальная зависимость теплоемкости с тV газообразного водорода от абсолютной температуры Т.

Рис. 2.10. Молярная теплоемкость газообразного водорода Н 2 при постоям ном объеме как функция температуры (экспериментальные данные)

Ниже, для краткости, говорится об отсутствии у молекул тех или иных степеней свободы в определенных температурных интервалах. Еще раз напомним, что речь в действительности идет о следующем. По квантовым причинам, относительный вклад во внутреннюю энергию газа отдельных видов движения действительно зависит от температуры и в определенных температурных интервалах может быть мал настолько, что в эксперименте - всегда выполняемом с конечной точностью - он незаметен. Результат эксперимента выглядит так, как будто этих видов движения нет, нет и соответствующих степеней свободы. Число и характер степеней свободы определяются структурой молекулы и трехмерностью нашего пространства - от температуры они зависеть не могут.

Вклад во внутреннюю энергию от температуры зависит и может быть мал.

При температурах ниже 100 К теплоемкость

что указывает на отсутствие у молекулы как вращательных, так и колебательных степеней свободы. Далее с ростом температуры теплоемкость быстро возрастает до классического значения

характерного для двухатомной молекулы с жесткой связью, в которой нет колебательных степеней свободы. При температурах свыше 2 000 К теплоемкость обнаруживает новый скачок до значения

Этот результат свидетельствует о появлении еще и колебательных степеней свободы. Но все это пока выглядит необъяснимым. Почему молекула не может вращаться при низких температурах? И почему колебания в молекуле возникают лишь при очень высоких температурах? В предыдущей главе дано краткое качественное рассмотрение квантовых причин подобного поведения. А сейчас можно лишь повторить, что все дело сводится к специфически квантовым явлениям, не объяснимым с позиций классической физики. Эти явления подробно рассмотрены в последующих разделах курса.

Дополнительная информация

http://www.plib.ru/library/book/14222.html - Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике, Наука, 1977 г. - стр. 236 - таблица характеристических температур «включения» колебательных и вращательных степеней свободы молекул для некоторых конкретных газов;

Обратимся теперь к рис. 2.11, представляющему зависимость молярных теплоемкостей трех химических элементов (кристаллов) от температуры. При высоких температурах все три кривые стремятся к одному и тому же значению

соответствующему закону Дюлонга и Пти. Свинец (Рb) и железо (Fe) практически имеют это предельное значение теплоемкости уже при комнатной температуре.

Рис. 2.11. Зависимость молярной теплоемкости для трех химических элементов - кристаллов свинца, железа и углерода (алмаза) - от температуры

Для алмаза же (С) такая температура еще не достаточно высока. А при низких температурах все три кривые демонстрируют значительное отклонение от закона Дюлонга и Пти. Это еще одно проявление квантовых свойств материи. Классическая физика оказывается бессильной объяснить многие наблюдаемые при низких температурах закономерности.

Дополнительная информация

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/physics/thermodynamics.htm - Я. де Бур Введение в молекулярную физику и термодинамику, Изд. ИЛ, 1962 г. - стр. 106–107, ч. I, § 12 - вклад электронов в теплоемкость металлов при температурах близких к абсолютному нулю;

http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant_82.htm - Перельман Я.И. Знаете ли вы физику? Библиотечка «Квант», выпуск 82, Наука,1992г. Стр. 132, вопрос 137: какие тела обладают наибольшей теплоемкостью (ответ смотри на стр. 151);

http://ilib.mirror1.mccme.ru/djvu/bib-kvant/kvant_82.htm - Перельман Я.И. Знаете ли вы физику? Библиотечка «Квант», выпуск 82, Наука,1992г. Стр. 132, вопрос 135: о нагревании воды в трех состояниях - твердом, жидком и парообразном (ответ смотри на стр. 151);

http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1478.html - физическая энциклопедия. Калориметрия. Описаны методы измерения теплоемкостей.

Удельная теплоемкость вещества.

Теплоемкость — это количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 градус .

Теплоемкость тела обозначается заглавной латинской буквой С .

От чего зависит теплоемкость тела? Прежде всего, от его массы . Ясно, что для нагрева, напри-мер, 1 килограмма воды потребуется больше тепла, чем для нагрева 200 граммов .

А от рода вещества? Проделаем опыт. Возьмем два одинаковых сосуда и, налив в один из них воду массой 400 , а в другой — растительное масло массой 400 г, начнем их нагревать с помощью одинаковых горелок. Наблюдая за показаниями термометров, мы увидим, что масло нагревается быстрое. Чтобы нагреть воду и масло до одной и той же температуры, воду следует нагревать дольше. Но чем дольше мы нагреваем воду, тем большее количество теплоты она получает от горелки.

Таким образом, для нагревания одной и той же массы разных веществ до одинаковой темпе-ратуры требуется разное количество теплоты. Количество теплоты, необходимое для нагревания тела и, следовательно, его теплоемкость зависят от рода вещества, из которого состоит это тело.

Так, например, чтобы увеличить на 1°С температуру воды массой 1 кг , требуется количество теплоты, равное 4200 Дж , а для нагревания на 1 °С такой же массы подсолнечного масла необхо-димо количество теплоты, равное 1700 Дж.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты требуется для нагревания 1 кг вещества на 1 ºС, называется удельной теплоемкостью этого вещества.

У каждого вещества своя удельная теплоемкость, которая обозначается латинской буквой с и измеряется в джоулях на килограмм-градус (Дж/(кг ·°С)).

Удельная теплоемкость одного и того же вещества в разных агрегатных состояниях (твердом, жидком и газообразном) различна. Например, удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг · ºС), а удельная теплоемкость льда 2100 Дж/(кг · °С); алюминий в твердом состоянии имеет удельную теплоемкость, равную 920 Дж/(кг - °С), а в жидком — 1080 Дж/(кг - °С).

Заметим, что вода имеет очень большую удельную теплоемкость. Поэтому вода в морях и океанах, нагреваясь летом, поглощает из воздуха большое количество тепла. Благодаря этому в тех местах, которые расположены вблизи больших водоемов, лето не бывает таким жарким, как в местах, удаленных от воды.

Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении.

Из вышеизложенного ясно, что количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от рода вещества, из которого состоит тело (т. е. его удельной теплоемкости), и от массы тела. Ясно также, что количество теплоты зависит от того, на сколько градусов мы собираемся увеличить температуру тела.

Итак, чтобы определить количество теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяемое им при охлаждении, нужно удельную теплоемкость тела умножить на его массу и на разность между его конечной и начальной температурами:

Q = cm (t 2 - t 1 ) ,

где Q — количество теплоты, c — удельная теплоемкость, m — масса тела , t 1 — начальная темпе-ратура, t 2 — конечная температура.