Справочный материал для подготовки учащихся 9 классов к ОГЭ по теме «Тепловые явления (4)»

Справочный материал для подготовки учащихся 9 классов к ОГЭ по теме «Тепловые явления (4)»

Составила учитель физики Горшкова Л.А.

1. Нагревание и охлаждение тел. Количество теплоты. Удельная теплоемкость.

Количество теплоты – это энергия, которую тело теряет или приобретает при теплопередаче.

При остывании тело будет терять (отдавать) некое количество теплоты, а при нагревании поглощать.

Удельная теплоемкость вещества - это величина показывает, какое количество теплоты надо передать телу массой один килограмм, чтобы его температура увеличилась на один градус Цельсия. Измеряется в Дж/(кг * ˚С).

Расчет количества теплоты:

Q=cm(t₂ - t₁ ) ,

где Q – количество теплоты,

m – масса тела,

(t₂ - t₁ ) – разность между начальной и конечной температурами тела,

t₁ — начальная темпе­ратура, t₂ — конечная температура.

При нагревании тела t₂  t₁ и, следовательно, Q  0 (тело получает тепло).

При охлаждении тела t_2и t₁  и, следовательно, Q (тело отдает тепло).

2.Закон сохранения энергии в тепловых процессах. Уравнение теплового баланса.

Закон сохранения внутренней энергии. При любых процессах, происходящих в изолированной системе, ее внутренняя энергия остается неизменной.

При контакте этих тел между ними начнет происходить теплообмен. В процессе теплообмена более горячее тело будет отдавать энергию, а менее нагретое — ее получать. Это будет происходить до тех пор, пока температура тел не станет одинаковой.

Количество теплоты, отданное при теплообмене более горячим телом, будет равно по модулю количеству теплоты, полученному менее горячим телом:

Q_пол =|Q_отд|.

Это уравнение называют уравнением теплового баланса.

3. Испарение и конденсация. Изменение внутренней энергии в процессе испарения и конденсации. Кипение жидкости. Удельная теплота парообразования.

Парообразование это переход жидкости в газообразное состояние (в пар).

Существует два способа парообразования: испарение и кипение.

Испарение. Молекулы жидкости непрерывно движутся с разными скоростями. Если какая- нибудь достаточно «быстрая» молекула окажется у поверхности жидкости, то она может преодолеть притяжение соседних молекул и вылететь из жидкости. Вылетевшие с поверхности жидкости молекулы образуют над нею пар.

Кипение - это тоже процесс перехода жидкости в пар. Но парообразование при кипении происходит не только на поверхности жидкости, но и по всему её объёму. Причём процесс этот проходит гораздо интенсивнее, чем при испарении.

Поставим на огонь чайник с водой. Так как в воде всегда есть растворённый в ней воздух, то при нагревании на дне чайника и на его стенках появляются пузырьки. Эти пузырьки содержат воздух и насыщенный водяной пар. Сначала они появляются на стенках чайника. Количество пара в них увеличивается, увеличиваются в размерах и они сами. Затем под воздействием выталкивающей силы Архимеда они будут отрываться от стенок, подниматься вверх и лопаться на поверхности воды. Когда температура воды достигнет 100^оС, пузырьки будут образовываться уже по всему объёму воды.

Данный процесс сопровождается также выделением энергии.

Испарение происходит при любой температуре, а кипение - только при определённой температуре, которая называется температурой кипения.

Каждое вещество имеет свою температуру кипения.

Конденсация— переход вещества из газообраз­ного состояния (пара) в жидкое. 

Удельная теплота парообразования – это физическая величина, которая показывает количество теплоты, нужное, чтобы превратить жидкость массой 1 кг в пар при температуре кипения. Обозначается удельная теплота парообразования буквой L.

Единица измерения- Дж/кг.

Если из­вест­но, что ве­ще­ство на­хо­дит­ся при тем­пе­ра­ту­ре ки­пе­ния, то для вы­чис­ле­ния ко­ли­че­ства теп­ло­ты, необ­хо­ди­мо­го для пре­вра­ще­ния его в га­зо­об­раз­ное со­сто­я­ние ис­поль­зу­ют сле­ду­ю­щую фор­му­лу:

Обо­зна­че­ния:

 ко­ли­че­ство теп­ло­ты па­ро­об­ра­зо­ва­ния, Дж;

 удель­ная теп­ло­та па­ро­об­ра­зо­ва­ния и кон­ден­са­ции, ;

 масса ве­ще­ства, кг.

4. Плавление и кристаллизация. Изменение внутренней энергии в процессе плавления и кристаллизации. Удельная теплота плавления.

Переход вещества из твердого кристаллического состояния в жидкое называется плавлением. Чтобы расплавить твердое кристаллическое тело, его нужно нагреть до определенной температуры, т. е. подвести тепло. Температура, при которой вещество плавится, называется температурой плавления вещества.

Обратный процесс — переход из жидкого состояния в твердое — происходит при понижении температуры, т. е. тепло отводится. Переход вещества из жидкого состояния в твердое называется отвердеванием, или кристаллизацией. Температура, при которой вещество кристаллизуется, называется температурой кристаллизации.

Опыт показывает, что любое вещество кристаллизуется и плавится при одной и той же температуре.

На рисунке представлен график зависимости температуры кристаллического тела (льда) от времени нагревания (от точки А до точки D) и времени охлаждения (от точки D до точки K). На нем по горизонтальной оси отложено время, а по вертикальной — температура.

При плавлении кристаллического вещества происходит поглощение энергии, при кристаллизации происходит выделение энергии в окружающую среду.

Удельная теплота плавления — физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить кристаллическому телу массой 1кг, чтобы при температуре плавления полностью перевести его в жидкое состояние.

Для вы­чис­ле­ния ко­ли­че­ства теп­ло­ты, необ­хо­ди­мо­го для плав­ле­ния ве­ще­ства, ис­поль­зу­ет­ся фор­му­ла:

 , где:

 – ко­ли­че­ство теп­ло­ты (Дж);

 – удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния;

 – масса ве­ще­ства

5.Влажность воздуха.

Влажность воздуха — содержание водяного пара в воздухе, характеризуемое рядом величин (абсолютная влажность, относительная влажность).

Определение относительной влажности воздуха с помощью термометра.

Психрометр  состоит из двух термометров. Сухой термометр показывает температуру окружающего воздуха; второй термометр обёрнут тканью, конец которой опущен в сосуд с водой. Вследствие испарения влаги с поверхности ткани температура последнего понижается.

1.Определить показания сухого термометра.

2. определить показания влажного термометра.

3.Найти разность показаний сухого и влажного термометров.

4.Используя психрометрическую таблицу определить относительную влажность воздуха φ.

6. Тепловые машины. Преобразование энергии в тепловых машинах.

Тепловая машина (тепловой двигатель) - устройство для преобразования внутренней энергии в механическую.

Виды тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания (ДВС), паровая и газовая турбины, реактивный двигатель.

7.Внутренняя энергия сгорания топлива. Удельная теплота сгорания топлива.

В природе существует много горючих веществ, которые при сгорании выделяют тепло. Это дрова, уголь, нефть, спирт, газ и т.д.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называется удельной теплотой сгорания топлива.

Удельная теплота сгорания обозначается буквой q.

Единицей удельной теплоты сгорания является 1 Дж / кг.

Расчетная формула для количества теплоты, выделившейся при полном сгорании топлива:

;

где Q - количество выделившейся теплоты ( Дж ),

q - удельная теплота сгорания ( Дж/кг ),

m - масса сгоревшего топлива ( кг ).