Transcript Kalorimetrická rovnice

Název šablony: Inovace ve fyzice
52/F08/10.11.2012,Slabá Janoutová
Vzdělávací oblast: Člověk a příroda
Název výukového materiálu: Kalorimetrická rovnice
Autor: Bc. Jana Slabá Janoutová
Předmět: Fyzika
Třída: VIII.
Tématický okruh: Tepelné jevy
Téma: Kalorimetrická rovnice
Druh výukového materiálu: prezentace
Použití ICT:interaktivní tabule,interaktivita
Didaktické, metodické poznámky (popis použití výukového materiálu ve výuce):
výklad
zahájen představením kalorimetru – složení a použití doplněné fotografiemi. Poté zopakování
vzorce pro výpočet tepla a dvou ukázkových příkladů. Následuje seznámení s kalorimetrickou
rovnicí včetně dvou příkladů s postupným vysvětlením a vypočítáním. Interaktivita využita na
spojení pojmu související s kalorimetrem a nalezením chyb ve větách a následným opravením
chyb. Žáci si spojí pojmy s částmi kalorimetru na interaktivní tabuli. Výklad navazuje na
učebnici Fyzika pro 8.ročník, FRAUS 2006, str.43 – 45.
Použité zdroje:
http://cs.wikipedia.org/wiki/Kalorimetr
http://www.didaktik.cz/fyzika/ostatni/kalorimetr.htm
Kalorimetrická rovnice
Kalorimetr
• je zařízení umožňující pokusně provádět
tepelnou výměnu mezi tělesy a měřit
potřebné tepelné veličiny
• skládá se ze dvou nádobek do sebe vložených
• mezi stěnami nádobek je vzduch, který
tepelně izoluje vnitřní nádobku od vnější a od
okolí
Kalorimetr má dvojitou stěnu, odjímatelné
vrchní víčko s otvorem pro teploměr - zátka
Vytápění je pomocí zabudované spirály 12V.
vnější nádoba
teploměr
izolační materiál
vnitřní nádoba
míchačka
spirála 12V
Dewarova nádoba
• druh kalorimetru
• skleněná nebo kovová
nádoba s dvojitými
stěnami, mezi kterými
je vakuum
• Využití: chlazení vzorků,
k ukládání tekutého
dusíku či kyslíku, nebo
suchého ledu.
Výpočet tepla
Q = m.c.(t2 - t1)
Q ….. teplo v J
m …. hmotnost v kg
t2 ……..konečná teplota ve °C
t1 ……… původní teplota ve °C
c ….. měrná tepelná kapacita v J/kg.K nebo J/(kg °C) a
najdeme ji v MFCH tabulkách
Výpočet tepla: potřebného k ohřátí tělesa
+Q
uvolněného při chladnutí tělesa - Q
Výpočet tepla - opakování
Litinový odlitek hmotnosti 20
kg se ohřál z teploty 20 °C na
kovací teplotu 820 °C. Urči
teplo, které odlitek přijal.
1 kg horké vody o
teplotě 70°C zchladl na teplotu
teplota vody 40°C.
Jak velké teplo předá voda
okolí?
m = 20 kg
t2 = 820°C
t1 = 20°C
c = 450 J/kg.K
Q=?
Q = m.c.(t2 - t1)
Q = 20 . 450. (820 – 20)
Q = 7 200 000 J = 7 200 kJ
Odlitek přijal teplo 7200kJ.
m = 1 kg
t2 = 40°C
t1 = 70°C
c = 4180 J/kg.K
Q=?
Q = m.c.(t2 - t1)
Q = 1 . 4180. (40 – 70)
Q = -125 400J = - 125,4 kJ
Voda předá okolí - 125,4 kJ tepla.
KALORITMETICKÁ ROVNICE
Q přijaté = Q předané
c1 . m1 . (t1 – t ) = c2 . m2 . (t – t2)
m1, m2 … hmotnosti těles
c1, c2 …měrné tepelné kapacity v MCHF tabulkách
t … výsledná teplota
t1 … teplota vody
t2 … teplota materiálu
Do 5 litrů vody, která má teplotu 18 °C, hodím 300gramový měděný váleček o
teplotě 70 °C. O kolik stupňů se voda ohřeje po ustálení teploty?
Předpokládejme, že tepelná výměna nastane pouze mezi vodou a válečkem.
t1 … teplota vody před vhození
válečku
t2 … teplota válečku před vhození do
vody
t …výsledná teplota po ustálení
m1 … hmotnost vody
m2… hmotnost válečku
c1 … měrná tepelná kapacita vody
c2 … měrná tepelná kapacita mědi
t1 = 18°C
t2 = 70°C
m1 = 5 kg
m2= 300 g = 0,3 kg
c1 = 4180 J/kg . °C
c2 = 383 J/kg . °C
t=?
Q vody = Q mědi
c1 . m1 . (t1 – t ) = c2 . m2 . (t – t2)
4180.5.(18 – t) = 383. 0,3.(t-70)
376 200 – 20900t = 114,9t – 8043
376 200 + 8043 = 114,9t + 20900t
384 243 = 21 014,9 . t
384 243/21 014,9 = t
18,28 = t
Výsledná teplota po ustálení je
18,28 °C.
Kolik litrů vody o teplotě 85 °C musím přilít do 10 litrů vody o
teplotě 8 °C, aby výsledná teplota byla 24 °C? Předpokládejme,
že tepelná výměna nastane pouze mezi studenější a teplejší
vodou.
t1 … teplota teplejší vody
t2 … teplota studenější vody
t … výsledná teplota po ustálení
m1 … hmotnost teplejší vody (tu hledáme)
m2… hmotnost studenější vody
c … měrná tepelná kapacita vody
( do vzorce nebudeme dosazovat c,
protože je na obou stranách rovnice stejné)
t1 = 85°C
t2 = 8°C
m2= 10 l = 10kg
t = 24°C
m1= ?
c1 . m1 . (t1 – t ) = c2 . m2 . (t – t2)
m1 . (t1 – t ) = m2 . (t – t2)
m1 . (85 – 24 ) = 10 . (24 – 8)
61.m1 = 160
m1 = 160/61
m1 = 2,6 kg = 2,6 l
Je potřeba přilít 2,6 litrů vody.
Najdi chyby a správně doplň do třetího sloupce
Správně i nesprávně
ANO /NE
ANO /NE
SPRÁVNĚ
Q je teplo v J nebo kJ
Q je teplo ve °C
NE
K uchování tekutého dusíku
se používá Dewarova baňka.
NE
Měrná tepelná kapacita se
značí písmenem C.
NE
Teplota se udává v
jednotkách °C.
ANO
Uvolněné teplo se vyjadřuje
v kladných hodnotách.
NE
Kalorimetr je měřidlo pro
měření kalorií v potravě.
NE
K uchování tekutého dusíku se
používá Dewarova nádoba.
Měrná tepelná kapacita se značí
písmenem c.
Uvolněné teplo se vyjadřuje v
záponých hodnotách.
je zařízení umožňující pokusně
provádět tepelnou výměnu mezi
tělesy a měřit potřebné tepelné
veličiny
Spoj pojmy s částmi kalorimetru
míchačka
vnitřní nádoba
izolační materiál
vnější nádoba
otvor pro teploměr
spirála 12V
Použitý materiál
• http://cs.wikipedia.org/wiki/Kalorimetr
• http://www.didaktik.cz/fyzika/ostatni/kalorim
etr.htm