объясни если честно непонятно
Сверь числа и знаки с фото.
Наблюдения показали, что «острова тепла» имеются почти во всех крупных городах, при этом разность температур между центром города и его окраинами составляет от 1 до 10 °C. Предложите несколько способов уменьшить «эффект повышения температуры воздуха» в центре города.
§ 10 КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ. ЕДИНИЦЫ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ
Вы знаете, что внутреннюю энергию можно изменить двумя способами: совершением работы и теплопередачей. Энергия, которая передаётся телу или теряется им в процессе теплопередачи, называется количеством теплоты.
Количество теплоты обозначают буквой Q. Так как количество теплоты представляет собой изменение внутренней энергии, то единицей количества теплоты в СИ является джоуль (Дж). Используют также килоджоули (кДж) и мегаджоули (МДж). [в рамке] 1 кДж = 1 000 Дж = 10³ Дж; 1 МДж = 1 000 000 Дж = 10⁶ Дж. 1 Дж = 10⁻³ кДж; 1 Дж = 10⁻⁶ МДж.
В процессе теплопередачи может происходить изменение температуры тела или изменение агрегатного состояния вещества без изменения температуры. Рассмотрим случай, когда передача телу некоторого количества теплоты приводит к увеличению его температуры. От чего зависит это количество теплоты? Нальём в один химический стакан воду массой 100 г, в другой — массой 200 г. Нагревая сосуды на одинаковых горелках, будем следить за изменением температуры, что можно делать с помощью термометров. Увидим, что за одно и то же время вода большей массы нагрелась на меньшее число градусов (рис. 24), хотя получили сосуды от горелок одинаковое количество теплоты. Чтобы изменение температуры воды в сосудах было одинаковым, необходимо
Рис. 24. Нагревание воды разной массы Рис. 25. Нагревание разных веществ равной массы
большей массы нагревать большее время, а значит, затратить большее количество теплоты. Следовательно, количество теплоты, которое необходимо сообщить телу для его нагревания, зависит от массы тела.
Будем нагревать на одинаковых горелках воду одинаковой массы в одном стакане от температуры 20 °C до температуры 40 °C, в другом — от 20 до 60 °C. Опыт показывает, что на нагревание воды во втором стакане требуется больше времени, а значит, большее количество теплоты. Следовательно, количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от того, на сколько градусов оно нагревается, т. е. от разности конечной и начальной температур тела.
Проделаем другой опыт. Нагреем на одинаковых горелках [неразборчиво] и растительное масло равной массы. Начальные температуры которых были одинаковы. За одинаковое время они нагреются по-разному (рис. 25). Масло нагреется до более высокой температуры. Чтобы температура воды стала равной температуре масла, воде требуется сообщить дополнительное количество теплоты. Следовательно, количество теплоты, необходимое для нагревания
§ 11 УДЕЛЬНАЯ Q = cm(t₂ − t₁)
тела, зависит от рода вещества, из которого оно состоит. Опыт показывает, что количество теплоты, которое выделяется при охлаждении тела, зависит от тех же физических величин, что и количество теплоты, необходимое для нагревания этого тела. Таким образом, количество теплоты, необходимое для нагревания тела (или выделяемое при его охлаждении), зависит от массы тела, разности конечной и начальной температур тела и от рода вещества, из которого оно состоит.
- Что называют количеством теплоты? 2. Какова единица количества теплоты? 3. Как зависит количество теплоты от массы тела? 4. Как зависит количество теплоты от разности конечной и начальной температуры тела? 5. Опишите опыт, показывающий, что количество теплоты зависит от рода вещества, из которого состоит тело. 6. От каких величин зависит количество теплоты, которое выделяется при охлаждении тела?
§ 11 УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ
Многочисленные опыты, подобные тем, которые были рассмотрены в предыдущем параграфе, показывают, что количество теплоты, [неразборчиво] нагревания тела:
- прямо пропорционально массе тела (Q ~ m);
- прямо пропорционально разности конечной и начальной температур тела (Q ~ (t₂ − t₁));
- зависит от рода вещества, из которого состоит тело.
Ничего страшного — вся эта тема держится на трёх опытах и одной формуле. Разберём по порядку.
Коротко
Количество теплоты \(Q\) — это энергия, которую тело получает или отдаёт при теплопередаче (то есть изменение внутренней энергии за счёт нагревания или охлаждения, без совершения работы).
При нагревании тела без плавления и кипения: \[ Q = c m (t_2 - t_1) \]
где \(m\) — масса, \(t_1\) — начальная температура, \(t_2\) — конечная, \(c\) — удельная теплоёмкость вещества (берётся из таблицы).
Единицы: \(1\ \text{кДж} = 10^3\ \text{Дж}\), \(1\ \text{МДж} = 10^6\ \text{Дж}\).
Почему формула именно такая (те самые три опыта)
Зависимость от массы. Два стакана воды — 100 г и 200 г — на одинаковых горелках. За одно и то же время сильнее нагрелась вода массой 100 г (рис. 24). Значит, чтобы нагреть 200 г так же, как 100 г, нужно вдвое больше времени, то есть вдвое больше теплоты: \[ Q \sim m. \]
Зависимость от изменения температуры. Одинаковую воду греют от 20 до 40 °C и от 20 до 60 °C. Второй стакан греется дольше, значит, теплоты нужно больше. Причём во втором случае изменение температуры вдвое больше — и теплоты вдвое больше: \[ Q \sim (t_2 - t_1). \]
Зависимость от рода вещества. Воду и растительное масло одинаковой массы греют на одинаковых горелках одинаковое время (рис. 25). Масло нагревается сильнее. Чтобы вода догнала масло по температуре, ей надо передать ещё теплоту. Значит, при одинаковых \(m\) и \(\Delta t\) разным веществам нужно разное количество теплоты — это и есть \(c\).
Что показывает удельная теплоёмкость
\[ c \] — это количество теплоты, необходимое, чтобы 1 кг вещества нагреть на 1 °C (и столько же выделится при его остывании на 1 °C). Единица: \(\text{Дж}/(\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C})\).
У воды \(c = 4200\ \text{Дж}/(\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C})\) — это очень много, поэтому вода медленно нагревается и медленно остывает (поэтому морской климат мягче, а радиатор долго остывает).
Как этим пользоваться
Пример: 2 кг воды нагревают от 20 до 80 °C. \[ t_2 - t_1 = 80 - 20 = 60\ ^\circ\text{C}, \] \[ Q = 4200 \cdot 2 \cdot 60 = 504\,000\ \text{Дж} = 504\ \text{кДж}. \]
Проверка: единицы дают \(\text{кг}\cdot\frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C}}\cdot{}^\circ\text{C} = \text{Дж}\) — значит, размерность верна. При охлаждении теплома выделяется, формула та же, только разность температур берут по модулю.
Ответы на вопросы 1–6 на полях
- Количеством теплоты называют энергию, которая передаётся телу или теряется им в процессе теплопередачи.
- В СИ — джоуль (Дж); на практике ещё килоджоуль и мегаджоуль.
- Прямо пропорционально: чем больше масса, тем больше теплоты нужно на то же нагревание.
- Прямо пропорционально разности конечной и начальной температур: во сколько раз больше разность, во столько раз больше теплоты.
- Опыт с водой и растительным маслом равной массы на одинаковых горелках: масло за то же время нагрелось сильнее, поэтому воде нужно дополнительное количество теплоты, чтобы достичь температуры масла.
- При охлаждении выделяется теплота, зависящая от массы тела, разности температур и рода вещества (столько же, сколько на нагревание).
