Uczeń, jak każdy człowiek, chce umieć coś zrobić samodzielnie Spisy zadań Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika) Bilans cieplny

Zadanie

Do wody o masie m₁ i temperaturze początkowej t₁ wrzucamy rozgrzaną bryłę żelaza o masie m₂.

Po wymieszaniu wody ustala się równowaga cieplna - woda i bryła żelaza mają tę samą temperaturę.
Jaka była temperatura ciała wrzuconego do wody?

Rozwiązanie - wynik końcowy - wzór

Do rozwiązania zadania wykorzystamy zasadę zachowania energii dla procesów cieplnych w zamkniętym układzie - bilans cieplny.
ATOM, Mechanika, OPTYKA, grawitacja, Elektrostatyka, Magnetyzm, Prąd elektryczny, Energia,    Szybkość ruchu, Kinematyka,         RUCH PO OKRĘGU,    Dynamika,    Elektromagnetyzm, Rzuty,

Termodynamika

Ważne pojęcia wykorzystywane w zadaniu

• Procesy cieplne
• temperatura
• zmiana temperatury
• ciepło
• energia
• cieplny przepływ energii
  
• ciepło właściwe
  
• bilans ciepła
  
• straty energii
  
• układ izolowany
  
• masa ciała
  
• równowaga cieplna

Zadanie

Do wody o masie m₁ i temperaturze początkowej t₁ wrzucamy rozgrzaną bryłę żelaza o masie m₂.

Po wymieszaniu wody ustala się równowaga cieplna - woda i bryła żelaza mają tę samą temperaturę.

Jaka była temperatura ciała wrzuconego do wody?

Ciepło właściwe wody c_w=4200 dżuli na kilogram i stopień Kelwina.

Ciepło właściwe żelaza 450 dżuli na kilogram i stopień Kelwina.

Do obliczeń numerycznych przyjąć wartości
masa wody 10 kg
masa bryły żelaznej 1 kg
temperatura początkowa wody 20 stopni Celsjusza
temperatura końcowa wody i bryły żelaza 25 stopni Celsjusza

Rozwiązanie

1.

Zakładamy, że nie ma strat energii - układ woda-bryła żelaza jest izolowany.

Powrót do
TERMODYNAMIKA - SPIS

2.

Wzór na ilość energii dostarczone do ciała ogrzanego o pewną różnicę temperatur

3.

Energia pobrana przez wodę.
Energia oddana przez bryłę żelaza.


Powrót do
TERMODYNAMIKA - SPIS

4.

Różnice temperatur zapisujemy używając skali Celsjusza.

5.

Po podstawieniu i wykonaniu działań algebraicznych.

6.

Wzór końcowy na temperaturę początkową bryły żelaza w skali Celsjusza.

7.

Temperatury zapisane w skali Kelwina.

8.

Przekształcenia wzoru na temperaturę początkową żelaza.

9.Rozwiązanie - wynik końcowy - wzór
Wzór na temperaturę końcową w skali Kelwina i w skali Celsjusza.

10.

Zależności między temperaturą wyrażoną w skali Kelwina i skali Celsjusza.

11.

Dane liczbowe do zadania

12.

Ciepło właściwe wody i żelaza - wartości przybliżone.

13.

Podstawienie do wzoru

14.
Obliczenia



15.
Wynik końcowy

16.

Nasze zadanie to idealizacja.
Na ile jest ona przydatna?

Jak jest w praktyce?

Powrót do
TERMODYNAMIKA - SPIS
14. 2012-01-24