熱量。熱量の単位。比熱。物体を加熱するために必要な熱量、または冷却中に物体から放出される熱量の計算。熱伝達時の熱量、物質の比熱容量の計算。方程式 te

シリンダー内のガスの内部エネルギーは、仕事をするだけでなく、ガスを加熱することによっても変化させることができます（図43）。ピストンを固定すると、ガスの体積は変化しませんが、温度が上昇し、内部エネルギーが増加します。
仕事をせずにある物体から別の物体にエネルギーを伝達するプロセスは、熱交換または熱伝達と呼ばれます。

熱交換の結果として体に伝達されるエネルギーを熱量といいます。熱量は、熱交換中に物体が放出するエネルギーとも呼ばれます。

熱伝達の分子像。物体間の境界での熱交換中に、低温の物体のゆっくりと移動する分子と、より速く移動する高温の物体の分子との相互作用が発生します。その結果、分子の運動エネルギーは均一になり、冷たい物体の分子の速度は増加し、熱い物の分子の速度は減少します。

熱交換中、エネルギーはある形態から別の形態に変換されません。つまり、熱い体の内部エネルギーの一部が冷たい体に伝達されます。

熱量と熱容量。 VII クラスの物理コースから、質量 m の物体を温度 t 1 から温度 t 2 まで加熱するには、熱量を通知する必要があることが知られています。

Q = cm(t 2 – t 1) = cmΔt。 (4.5)

物体が冷えると、その永久温度 t 2 は初期温度 t 1 より低くなり、物体から放出される熱量は負になります。
式 (4.5) の係数 c を比熱容量。比熱容量は、1 kg の物質の温度が 1 K 変化したときに受け取るまたは放出する熱量です。

比熱容量は、ジュールをキログラムで割ってケルビンを掛けた単位で表されます。物体が異なれば、温度を 1 K 上昇させるために必要なエネルギー量も異なります。したがって、比熱水 4190 J/(kg K)、銅 380 J/(kg K)。

比熱容量は、物質の特性だけでなく、熱伝達が起こるプロセスにも依存します。気体を一定の圧力で加熱すると膨張して仕事をします。一定の圧力で気体を 1°C 加熱するには、次の条件を与える必要があります。もっと一定の体積で加熱するよりも加熱します。

液体と固体は加熱されるとわずかに膨張し、定体積および定圧力での比熱容量はほとんど変わりません。

蒸発の比熱。液体を蒸気に変えるには、液体を移送する必要があります一定の量暖かさ。この変化の間、液体の温度は変化しません。一定温度での液体から蒸気への変化は、分子の運動エネルギーの増加にはつながりませんが、位置エネルギーの増加を伴います。結局のところ、気体分子間の平均距離は液体分子間の平均距離よりも何倍も長いのです。さらに、物質が液体から気体状態に移行する際の体積の増加には、外部からの圧力に抗して仕事をする必要があります。

一定温度で1kgの液体を蒸気に変えるのに必要な熱量を気化比熱といいます。

この量は文字 r で示され、キログラムあたりのジュールで表されます。

水の蒸発比熱は非常に高く、100°C の温度で 2.256 · 10 6 J/kg です。他の液体 (アルコール、エーテル、水銀、灯油など) の場合、蒸発比熱は 3 ～ 10 分の 1 です。

質量 m の液体を蒸気に変換するには、次の熱量が必要です。

蒸気が凝縮すると同じ量の熱が放出されます

Q k = –rm。 (4.7)融解比熱。

結晶体が溶融すると、結晶体に供給された熱はすべて分子の位置エネルギーを増加させるために使われます。融解は一定の温度で起こるため、分子の運動エネルギーは変化しません。

融点の結晶物質1kgを同じ温度の液体に変えるのに必要な熱量λ（ラムダ）を融解比熱といいます。

1kgの物質が結晶化すると、まったく同じ量の熱が放出されます。氷の融解比熱は非常に高く、3.4 · 10 5 J/kg です。

質量 m の結晶体を溶かすには、次の熱量が必要です。

Qpl = λm。 (4.8)

物体の結晶化中に放出される熱量は次のとおりです。

Q cr = – λm。 (4.9)

このレッスンでは、物体を加熱するために必要な熱量、または物体が冷却するときに放出される熱量を計算する方法を学びます。これを行うために、これまでのレッスンで得た知識をまとめます。

また、熱量の公式を用いて、この公式から残りの量を表し、他の量を知りながら計算することを学びます。熱量を計算する解の問題例も考える。

このレッスン物体が加熱されるとき、または物体が冷却されるときに放出される熱量を計算することに専念します。

計算する能力必要な数量暖かさはとても大切です。これは、たとえば、部屋を暖房するために水に与える必要がある熱量を計算する場合に必要になる場合があります。

米。 1. 部屋を暖めるために水に与えなければならない熱量

または、さまざまなエンジンで燃料が燃焼するときに放出される熱量を計算するには、次のようにします。

米。 2. エンジン内で燃料が燃焼するときに発生する熱量

この知識は、たとえば、太陽から放出され地球に降る熱の量を決定するためにも必要です。

米。 3. 太陽が放出して地球に降り注ぐ熱量

熱量を計算するには、次の 3 つのことを知っておく必要があります (図 4)。

体重（通常は体重計を使用して測定できます）。
身体を加熱または冷却する必要がある温度差（通常は温度計を使用して測定されます）。
体の比熱容量（表から決定できます）。

米。 4. 判断するために知っておくべきこと

熱量の計算式は次のようになります。

この式には次の量が表示されます。

ジュール (J) で測定される熱量。

物質の比熱容量はで測定されます。

- 温度差、摂氏で測定されます ()。

熱量を求める問題を考えてみましょう。

タスク

質量数グラムの銅ガラスには、ある温度で体積リットルの水が含まれています。コップ一杯の水の温度がと等しくなるためには、どのくらいの熱をコップに伝えなければなりませんか?

米。 5. 問題の状況の図解

まずは書いてみましょうショートコンディション (与えられた)、すべての数量を国際システム (SI) に変換します。

*与えられる:*	SI

*探す：*

解決：

まず、この問題を解くために他にどのような量が必要かを決定します。比熱容量の表（表 1）を使用すると、（条件によりガラスが銅であるため、銅の比熱容量）、（条件によりガラス内に水が存在するため、水の比熱容量）がわかります。さらに、熱量を計算するには大量の水が必要であることがわかっています。状態によりボリュームのみのお渡しとなります。したがって、表から水の密度を求めます: (表 2)。

テーブル 1. 一部の物質の比熱容量、

テーブル 2. 一部の液体の密度

これで、この問題を解決するために必要なものがすべて揃いました。

最終的な熱量は、銅ガラスを加熱するのに必要な熱量と、その中の水を加熱するのに必要な熱量の合計で構成されることに注意してください。

まず、銅ガラスを加熱するのに必要な熱量を計算してみましょう。

水を加熱するのに必要な熱量を計算する前に、7 年生でおなじみの公式を使用して水の質量を計算しましょう。

これで次のように計算できるようになりました。

次に、次のように計算できます。

キロジュールの意味を思い出してみましょう。接頭辞「キロ」の意味は、 .

答え：.

この概念に関連する熱量と量を求める問題 (いわゆる直接問題) を解くのに便利なように、次の表を使用できます。

必要数量	指定	測定単位	基本式	量の計算式
熱量

シリンダー内のガスの内部エネルギーは、仕事をするだけでなく、ガスを加熱することによっても変化させることができます（図43）。ピストンを固定すると、ガスの体積は変化しませんが、温度が上昇し、内部エネルギーが増加します。

仕事をせずにある物体から別の物体にエネルギーを伝達するプロセスは、熱交換または熱伝達と呼ばれます。

熱交換の結果として体に伝達されるエネルギーを熱量といいます。熱量は、熱交換中に物体が放出するエネルギーとも呼ばれます。

熱伝達の分子像。物体間の境界での熱交換中に、低温の物体のゆっくりと移動する分子と、より速く移動する高温の物体の分子との相互作用が発生します。その結果、運動エネルギーは

分子が整列し、冷たい物体の分子の速度は増加し、熱い物の分子の速度は減少します。

熱交換中、エネルギーはある形態から別の形態に変換されません。つまり、熱い体の内部エネルギーの一部が冷たい体に伝達されます。

熱量と熱容量。 VII クラスの物理コースから、ある温度から別の温度まで質量体を加熱するには、それに熱量を伝える必要があることが知られています。

物体が冷えると、最終的な温度は最初の温度よりも低くなり、物体から放出される熱量はマイナスになります。

式(4.5)の係数cを比熱容量といいます。比熱容量は、1 kg の物質がその温度が 1 K 変化したときに受け取る、または放出する熱の量です。

比熱容量は、ジュールをキログラムで割ってケルビンを掛けた単位で表されます。物体が異なれば、温度を I K 上昇させるために必要なエネルギー量も異なります。したがって、水と銅の比熱容量は異なります。

比熱容量は、物質の特性だけでなく、一定の圧力でガスを加熱すると膨張して熱伝達が起こるプロセスにも依存します。一定の圧力でガスを 1 °C 加熱するには、一定の体積で加熱するよりも多くの熱をガスに伝達する必要があります。

液体と固体は加熱されるとわずかに膨張し、定体積および定圧力での比熱容量はほとんど変わりません。

蒸発の比熱。液体を蒸気に変えるには、一定量の熱を液体に伝達する必要があります。この変化の間、液体の温度は変化しません。一定温度での液体から蒸気への変化は、分子の運動エネルギーの増加にはつながりませんが、位置エネルギーの増加を伴います。結局のところ、気体分子間の平均距離は液体分子間の平均距離よりも何倍も長いのです。さらに、物質が液体から気体状態に移行する際に体積が増加するには、外圧の力に抗して仕事をする必要があります。

一定温度で1kgの液体を蒸気に変えるのに必要な熱量を

蒸発の比熱。この量は文字で指定され、キログラムあたりのジュールで表されます。

水の蒸発比熱は非常に高く、100℃の温度で発生します。他の液体 (アルコール、エーテル、水銀、灯油など) の場合、蒸発比熱は 3 ～ 10 分の 1 です。

液体の塊を蒸気に変換するには、次の量の熱が必要です。

蒸気が凝縮すると、同じ量の熱が放出されます。

Q k = –rm。 (4.7)融解比熱。

融点の結晶物質1kgを同じ温度の液体に変えるのに必要な熱量Aを融解比熱といいます。

1kgの物質が結晶化すると、まったく同じ量の熱が放出されます。氷の融解比熱は非常に高いです。

結晶質の塊を溶かすためには、次の量の熱量が必要です。

Qpl = λm。 (4.8)

Q cr = – λm。 (4.9)

>>物理学：熱量

シリンダー内のガスの内部エネルギーは、仕事をするだけでなく、ガスを加熱することによっても変化させることができます。
ピストンを固定すれば（ 図13.5)、加熱しても気体の体積は変化せず、仕事は行われません。しかし、ガスの温度、したがってその内部エネルギーは上昇します。

仕事をせずに、ある体から別の体にエネルギーを伝達するプロセスは、と呼ばれます 熱交換または 熱伝達。
熱伝達中の内部エネルギーの変化の定量的尺度は、と呼ばれます。熱量。熱量は、熱交換中に物体が放出するエネルギーとも呼ばれます。
熱伝達の分子像
熱交換中、エネルギーはある形態から別の形態に変換されず、高温の物体の内部エネルギーの一部が低温の物体に伝達されます。
熱量と熱容量。質量体を加熱するには メートル温度について t1温度まで t2熱量をそれに伝達する必要があります。

体が冷えるときの最終的な温度は、 t2初期温度よりも低いことが判明 t1体から発せられる熱量はマイナスです。
係数 c式 (13.5) ではと呼ばれます。 比熱容量物質。比熱容量とは、重さ1kgの物質が温度が1K変化したときに受け取る、または放出する熱量を数値化したものです。
比熱容量は、物質の特性だけでなく、熱伝達が起こるプロセスにも依存します。気体を一定の圧力で加熱すると膨張して仕事をします。一定の圧力でガスを 1℃加熱するには、ガスが加熱するだけの場合、一定の体積で加熱するよりも多くの熱を伝達する必要があります。
液体や固体は加熱するとわずかに膨張します。一定体積および一定圧力における比熱容量はほとんど変わりません。
蒸発の比熱。沸騰プロセス中に液体を蒸気に変えるには、一定量の熱を液体に伝達する必要があります。液体は沸騰しても温度は変わりません。一定温度での液体の蒸気への変化は、分子の運動エネルギーの増加にはつながりませんが、分子の相互作用の位置エネルギーの増加を伴います。結局のところ、気体分子間の平均距離は液体分子間の平均距離よりもはるかに長いのです。
1kgの液体を一定温度で蒸気に変えるのに必要な熱量に数値的に等しい量を熱量といいます。 気化比熱。この値は文字で表されます。 rジュール/キログラム (J/kg) で表されます。
水の蒸発比熱は非常に高くなります。 rH2O=2.256 10 6 J/kg、温度 100°C で。他の液体、たとえばアルコール、エーテル、水銀、灯油の場合、蒸発比熱は水の比熱の 3 ～ 10 分の 1 です。
液体を塊に変えるには メートル蒸気には次の熱量が必要です。

蒸気が凝縮すると、同じ量の熱が放出されます。

Q k = –rm。 (4.7)融解比熱。
融点における重さ1kgの結晶性物質が液体に変化するのに必要な熱量に等しい数値を融解比熱といいます。
重さ 1 kg の物質が結晶化するとき、融解中に吸収される熱とまったく同じ量の熱が放出されます。
氷の融解の比熱は非常に高く、3.34 10 5 J/kg です。「もし氷が高い融解熱を持っていなかったら、熱は継続的に氷に伝達されるので、春には氷の塊全体が数分か数秒で溶けるはずだ」とR.ブラックは18世紀に書いています。空から。この結果は悲惨なものになるでしょう。結局のところ、現状でも大規模な洪水が発生し、強い流れ大きな氷や雪が溶けたら水を与えてください。」
重さを量る結晶体を溶かすには メートル、必要な熱量は次のようになります。

Qpl = λm。 (4.8)

物体の内部エネルギーは、加熱と冷却、蒸発と凝縮、溶融と結晶化中に変化します。すべての場合において、一定量の熱が身体に伝達されるか、身体から除去されます。

???
1.量と呼ばれるもの 暖かさ?
2. 物質の比熱容量は何に依存しますか?
3. 気化比熱とは何ですか?
4. 融解比熱は何と呼ばれますか?
5. 熱量はどのような場合に正の量になり、どのような場合に負の量になりますか?

G.Ya.ミャキシェフ、B.B.ブホフツェフ、N.N.ソツキー、物理学10年生

レッスン内容 レッスンノートサポートフレームレッスンプレゼンテーション加速手法インタラクティブテクノロジー 練習する タスクと演習セルフテストワークショップ、トレーニング、ケース、クエスト宿題ディスカッションの質問学生からの修辞的な質問 イラスト オーディオ、ビデオクリップ、マルチメディア写真、絵、グラフィックス、表、図、ユーモア、逸話、ジョーク、漫画、たとえ話、ことわざ、クロスワード、引用符 アドオン 抄録記事好奇心旺盛なベビーベッドのためのトリック教科書基本および追加の用語辞典その他教科書と授業の改善教科書の間違いを訂正する教科書の断片の更新、授業の革新の要素、古い知識を新しい知識に置き換える 教師専用 完璧なレッスン年間のカレンダー計画方法論的な推奨事項ディスカッションプログラム 総合的な授業

このレッスンについて修正や提案がある場合は、

身体の内部エネルギーは仕事によって変化することがあります外力。熱伝達中の内部エネルギーの変化を特徴付けるために、熱量と呼ばれる Q で表される量が導入されます。

で国際システム熱、仕事、エネルギーの単位はジュールです: = = = 1 J。

実際には、熱量の非体系的な単位であるカロリーが使用されることがあります。 1カロリー = 4.2J。

「熱量」という用語が残念であることに注意する必要があります。それは、遺体には無重力でとらえどころのない液体、つまりカロリーが含まれていると信じられていた時代に導入されました。熱交換のプロセスは、おそらく、ある物体から別の物体へ流れるカロリーが一定量の熱を運ぶという事実から成ります。さて、物質の構造に関する分子動力学理論の基本を理解すると、物体にはカロリーがなく、物体の内部エネルギーを変化させるメカニズムが異なることが理解できます。しかし、伝統の力は大きく、私たちは熱の性質に関する誤った考えに基づいて導入された用語を使い続けています。同時に、熱伝達の性質を理解する上で、それに関する誤解を完全に無視すべきではありません。逆に、特定の種類の問題を解く際に、熱の流れと仮想液体のカロリーの流れ、熱量とカロリー量を類推することで、進行中のプロセスを視覚化し、正確に把握することができます。問題を解決します。結局のところ、熱伝達プロセスを記述する正しい方程式は、かつては熱媒体としてのカロリーに関する誤った考えに基づいて得られていました。

熱交換の結果として起こり得るプロセスをさらに詳しく考えてみましょう。

試験管に水を入れて栓をします。スタンドに固定された棒に試験管を吊り下げ、その下に直火を置きます。試験管は炎から一定の熱を受け取り、中の液体の温度が上昇します。温度が上昇すると、液体の内部エネルギーが増加します。集中的な蒸発プロセスが発生します。液体蒸気が膨張すると、機械的な仕事栓を試験管から押し出すことによって。

の一部から作った銃の模型を使って別の実験をしてみましょう。真鍮管、トロリーに取り付けられています。チューブの片側は、ピンを通すエボナイトのプラグでしっかりと閉じられています。ワイヤはピンとチューブにはんだ付けされ、照明ネットワークから電圧を供給できる端子で終わります。したがって、大砲モデルは一種の電気ボイラーです。

大砲のバレルに水を注ぎ、ゴム栓でチューブを閉じます。銃を電源に接続しましょう。電流、水を通過すると加熱されます。水が沸騰すると、激しい蒸気が発生します。水蒸気の圧力が高まり、最終的にプラグを砲身から押し出す働きをします。

銃は反動により、プラグの排出とは反対の方向に転がります。

両方の経験は、次の状況によって統合されます。液体の加熱過程中さまざまな方法で、液体の温度が上昇し、それに応じて内部エネルギーが増加しました。液体を沸騰させて集中的に蒸発させるには、加熱し続ける必要がありました。

液体蒸気は、その内部エネルギーにより機械的仕事を行います。

私たちは、物体を加熱するのに必要な熱量が、その質量、温度変化、物質の種類に依存することを調査します。これらの依存関係を調べるために、水と油を使用します。（実験で温度を測定するには、ミラー検流計に接続された熱電対からなる電気温度計が使用されます。熱電対の一方の接点は、容器の中に下げられ、冷水温度が一定に保たれるようにするためです。熱電対のもう一方の接点は、試験対象の液体の温度を測定します。

体験は3つのシリーズで構成されています。最初のシリーズでは、特定の液体 (この場合は水) の一定質量について、それを加熱するために必要な熱量の温度変化への依存性を研究します。ヒーター（電気ストーブ）から液体が受ける熱量と加熱時間は正比例の関係にあるとして判断します。実験結果がこの仮定に一致するためには、電気ストーブから加熱体への定常的な熱の流れを確保する必要があります。これを行うために、実験の開始までに電気ストーブの表面温度が変化しなくなるように、事前に電気ストーブのスイッチを入れました。実験中に液体をより均一に加熱するために、熱電対自体を使用して液体をかき混ぜます。光点がスケールの端に達するまで、一定の間隔で温度計の測定値を記録します。

結論として、物体を加熱するのに必要な熱量とその温度変化の間には直接の比例関係があります。

2 番目の一連の実験では、質量が異なる同一の液体の温度が同じ量だけ変化したときに、それらを加熱するのに必要な熱量を比較します。

得られた値を比較しやすいように、2 回目の実験の水の質量を最初の実験の半分とします。

今後も定期的に体温計の測定値を記録していきます。

最初の実験と 2 回目の実験の結果を比較すると、次の結論が得られます。

3 番目の実験シリーズでは、温度が同じ量変化したときに、同じ質量の異なる液体を加熱するのに必要な熱量を比較します。

最初の実験では、その質量が水の質量と等しい油を電気ストーブで加熱します。定期的に体温計の測定値を記録していきます。

実験の結果は、物体を加熱するのに必要な熱量はその温度変化に正比例するという結論を裏付け、さらにこの熱量が物質の種類に依存することを示しています。

実験では水の密度よりも密度が小さい油を使用し、油を一定の温度まで加熱する方が水を加熱するよりも必要な熱量が少ないため、物体を加熱するのに必要な熱量はその温度に依存すると推測できます。密度。

この仮定をテストするために、一定の出力のヒーターで同じ質量の水、パラフィン、銅を同時に加熱します。

同じ時間が経過すると、銅の温度は水の温度の約 10 倍、パラフィンの温度は約 2 倍になります。

しかし、銅は水よりも密度が高く、パラフィンは水よりも密度が低いです。

経験によれば、熱交換に関与する物体を構成する物質の温度変化率を特徴付ける量は密度ではない。この量は物質の比熱容量と呼ばれ、文字 c で表されます。

特殊な装置を使用して、さまざまな物質の比熱容量を比較します。この装置は、薄いパラフィンプレートと、それに通されたロッドを備えたストリップが取り付けられたラックで構成されます。同じ質量のアルミニウム、スチール、真鍮のシリンダーがロッドの端に固定されています。

熱いストーブの上に立った水の入った容器にシリンダーを浸して、同じ温度まで加熱しましょう。熱いシリンダーをラックに固定し、固定から外します。シリンダーは同時にパラフィンプレートに触れ、パラフィンを溶かしてその中に沈み始めます。同じ質量のシリンダーをパラフィン板に浸す深さは、温度が同じ量だけ変化した場合、異なることがわかります。

経験上、アルミニウム、スチール、真鍮の比熱容量は異なることがわかっています。

適切な溶解実験を行った上で固体、液体の気化、燃料の燃焼では、次の定量的な依存関係が得られます。

特定の量の単位を取得するには、対応する式からそれらを表現し、結果の式に熱の単位 - 1 J、質量 - 1 kg、および比熱容量の単位 - 1 K を代入する必要があります。

次の単位が得られます: 比熱容量 – 1 J/kg・K、その他の比熱: 1 J/kg。