Какую массу горячей воды при температуре 90: какую массу горячей воды при температуре t1=90 градусов по Цельсию необходимо влить в холодную воду объемом 3,5 л. при

Какую массу горячей воды при температуре 90: какую массу горячей воды при температуре t1=90 градусов по Цельсию необходимо влить в холодную воду объемом 3,5 л. при

5$ Па.

Содержание

Задача 2.

Два мальчика проходят с постоянными скоростями прямолинейный участок дороги. Первый мальчик идет на ходулях со скоростью 7,5 м/с, в 1,5 раза большей, чем скорость второго мальчика идущего без ходулей. 1). Какова средняя скорость ботинка второго мальчика, идущего без ходулей, за один шаг движущейся ногой? 2). Какова средняя скорость ботинка второго мальчика за все время движения по этому участку дороги? Ответы обоснуйте.

Задача 3.

Невесомая твердая соломинка длиной $L$ = 0,2 м одним концом опирается на камень. Другой конец соломинки подвешен к вертикальной нерастяжимой нити, которая выдерживает максимальную силу натяжения $F$ = 0,17 м. К середине соломинки подвешен груз $M$ = 0,02 кг. Соломинка расположена горизонтально. Жук массой $m$ = 0,01 кг пытается перебраться с камня на нить по соломинке. На каком расстоянии от камня будет находится жук в момент обрыва нити?

Задача 4.

1) Каков КПД спиртовой горелки, если для получения горячей воды температурой 80°C из 1 кг льда, взятого при температуре 0°C, израсходовано 74 г спирта. 2) Постройте график зависимости теплоты, расходуемой полезно при работе горелки с этим КПД, от массы сгоревшего топлива. 3) Постройте аналогичный график при КПД = 1. (В единицу времени расходуется постоянное количество топлива. Удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°C). Удельная теплота сгорания спирта 30 МДж/кг.)

Задача 5.

1). Найдите высоту вертикального фонтана, если по ночам температура воды на поверхности бассейна фонтана на 0,02°C выше температуры в его струе. Температура воды в струе равна температуре воздуха. 2). Объясните почему температура воды в струе и на свободной поверхности бассейна фонтана различны? Отверстие трубки, из которой бьет фонтан немного выше свободной поверхности воды в бассейне фонтана. Трение о воздух не учитывать. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°C).

II вариант.

Задача 1.

На поверхности Венеры в толстостенном цилиндре с площадью внутреннего сечения 0,0087 м$^2$ под массивным поршнем находится газ.6$ Па.

Задача 2.

Два мальчика проходят с постоянными скоростями прямолинейный участок дороги. Первый мальчик идет на ходулях. Второй мальчик идет без ходулей со скоростью 4 м/с, в 2 раза меньшей, чем скорость первого мальчика. 1). Какова средняя скорость нижнего конца ходули первого мальчика за один шаг движущейся ногой? 2). Какова средняя скорость нижнего конца ходули первого мальчика за все время движения по этому участку дороги? Ответы обоснуйте.

Задача 3.

Невесомая твердая соломинка одним концом опирается на камень. Другой конец соломинки подвешен к вертикальной нерастяжимой нити, которая выдерживает максимальную силу натяжения $F$ = 0,15 Н. К середине соломинки подвешен груз $M$ = 0,02 кг. Соломинка расположена горизонтально. Жук массой $m$ = 0,01 кг пытается перебраться с камня на нить по соломинке. В момент, когда жук находился на расстоянии $r$ = 0,15 м от камня, нить оборвалась. Какова длина соломинки?

Задача 4.

1) Какую массу каменного угля нужно сжечь в печи с КПД = 0,25 для получения горячей воды температурой 90°C из 1 кг льда, взятого при температуре 0°C? 2) Постройте график зависимости теплоты, расходуемой полезно при работе печи с этим КПД, от массы сгоревшего топлива. 3) Постройте аналогичный график при КПД = 1. (В единицу времени расходуется постоянное количество топлива. Удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°C). Удельная теплота сгорания спирта 30 МДж/кг.)

Задача 5.

Высота струи вертикального фонтана равна 12,6 м. Температура воды в его струе равна температуре воздуха. 1). На сколько выше по ночам температура воды на поверхности бассейна фонтана, чем в его струе? 2). Объясните, почему температура воды в струе и на поверхности бассейна фонтана различны? Отверстие трубки, из которой бьет фонтан немного выше свободной поверхности воды в бассейне фонтана. Трение о воздух не учитывать. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°C).

Словарь — Российская Ассоциация Бариста

Темперовка — это трамбовка молотого кофе в портафильтре перед приготовлением в кофемашине. Это один из важнейших этапов приготовления эспрессо, требующий профессионализма бариста.

Правильная темперовка — равномерная. Равномерное распределение кофе в холдере обеспечивает равномерную плотность таблетки и равномерное прохождение воды через кофе. Это в свою очередь дает более равномерное экстрагирование веществ из кофе и стабильный вкус у напитка.

Почему это важно?

Вода всегда выбирает самый простой путь. Если есть пространство с более низкой плотностью, вода под давлением будет проходит через нее быстрее и, возможно, сделает еще бОльшее отверстие в кофейной таблетке. Зерно в этой области будет переэкстрагировано, а в остальных областях — недоэкстрагировано. Результат: смесь избыточно и недостаточно экстрагированного кофе, который будет казаться горьким и кислым, соответственно, и как следствие — невозможность повторить результат напитка.

Про силу нажатия.

Темперовка «выдавливает» воздух из пространства между частицами молотого зерна. Количество этого воздуха конечно. И при определенной силе нажатия вы достигаете «максимальной плотности» таблетки. На этом этапе частицы кофейного зерна максимально сжаты. Как бы вы ни старались, они не будут сжиматься дальше. Кофейные зерна очень жесткие. Вы не можете раздавить или повредить их с помощью темпера, потому что нагрузка распределяется между миллионами частиц.

Не следует ориентироваться на силу нажатия, поскольку она может быть различной. Но если вы нажимаете только слегка, мы не сможете сделать это равномерно. В этом случае небольшие изменения давления приведут к резким изменениям плотности (и, следовательно, скорости потока).

Таким образом, давление на кофейню таблетку (сила нажатия) имеет значение, но не первостепенное. Сила нажатия может быть различной, например от 9 до 12 кг. Главное здесь не сила нажатия, а стабильность этой силы.

ВЫВОДЫ:

(1) максимальной силы нажатия не существует — это миф. Вы не можете переусердствовать. Единственное, что вы можете сделать, это приблизиться к максимальной плотности.

(2) Максимальная плотность не требует большого давления.

(3) Важна не сила, а стабильность этой силы.

(4) Не стоит стремиться решать проблему плотности таблетки только нажатием, нужно выработать свою силу и дальше работать помолом.

Как правильно темперовать?

Для того, чтобы достичь равномерной плотности вам нужна идеально ровная горизонтальная поверхность. Важно сделать это одним чистым, уверенным движением со стабильной силой нажатия. И, конечно, техника трамбовки должна быть идеально горизонтальной.

Существует ли идеальный темпер?

Идеального темпера не существует, есть просто темпер с ровной поверхностью соответствующего диаметра. Можно подобрать темпер подходящий по размеру к вашей ладони.

Как изменилась техника темперовки за последние 15 лет и что появилось нового?

Раньше бариста разравнивали пальцами кофе в холдере, отстукивали темпером кофе в холдере. Это приводило к деформации темпера и холдера. Больше такую технику не используют. Сейчас мы разравниваем кофе в портафильтре просто отстукивая ладонью по холдеру, для нас все важнее становится именно этап темперовки.

Также появилась масса приспособлений для разравнивая кофе. Вот некоторые из них:

Blind Tumbler — распределяет кофе в холдере равномернее, чем просто насыпанный кофе из кофемолки. Равномерное распределение кофейных частиц дает равномерную таблетку. Недостаточно просто ровно стемперовать, если кофе изначально неравномерно распределялся в холдере, это даст неравномерную плотность таблетки.

PUQPRESS — профессиональный автоматический темпер для формирования кофейной таблетки, дает одинаковое и ровное нажатие, обеспечивает стабильность темперовки. Это может быть особенно важно, если в баре готовят одновременно кофе разные люди.

PUSH Tamper— дает одинаковую силу нажатия. Это верно, если одинаковы все переменные, такие как количество кофе и помол. Если они меняются, то меняется и сила нажатия.

и т.д.

Как использовать желатин для торта, крема

 

Желатин — загуститель, который превращает жидкость в твердое вещество. Он чаще других используется в кондитерском деле. Его добавляют в начинки, муссы, кремы, торты и чизкейки. Слово желатин имеет латинские корни. Происходит от глагола gelāre, что означает заморозить. Считается, что самые древние формы желатина использовались не для приготовления еды, а в качестве клея. В приготовлении пищи желатин начал использоваться в начале 19-го века. Большинство гелевых блюд до этого момента готовились и желировались за счет варки телячьих ног.

Оглавление статьи:

Получилась огромная статья, которая освещает все вопросы, связанные с желатином. Чтобы Вам было легче найти ответ на вопрос, воспользуйтесь оглавлением.

Состав и свойства желатина

Сравнение порошкового и листового желатина

Сила и виды желатина

Как заменить листовой желатин на порошковый и наоборот

Желатиновая масса

Как замочить листовой и порошковый желатин

Как правильно добавлять желатин в жидкость

Сколько нужно желатина

Можно ли кипятить желатин

Продукты, которые влияют на желирование

А еще я подготовила видео о работе с желатином.

 

Пройдите бесплатный авторский курс

МЕДОВЫЙ ТОРТ

На курсе Вы научитесь:

  • готовить медовые коржи
  • карамелизировать орешки
  • готовить два вида крема
  • собирать и украшать торт ягодами

Состав и свойства желатина

Желатин на 85-90 % состоит из белка коллагена, который производят из свиной или бычьей кожи, костей. Выпускается в виде порошка, гранул и листов.

  • Желатин запускается в работу в горячей жидкости (выше 50 °С). Если Вы добавите желатин в холодный или теплый крем, то он не растворится, а сама масса не застынет.
  • Желатин стабилизируется при температуре ниже 15 °С. Если Вы оставите желе в комнате, то оно никогда не застынет. Все желатиновые начинки и торты отправляйте в холодильник или в морозилку для стабилизации. То же самое относится и к хранению десертов. Если оставить муссовый торт при комнатной температуре, он станет мягким, может потерять форму и даже потечь (свободная вода вытечет, хотя это бывает очень редко, обычно такое связано с нарушением технологии приготовления). Поэтому помните, что температура хранения тортов и десертов не выше +15 °С — это значит, что храним всегда в холодильнике.
  • Видимые признаки гелеобразования возникают довольно быстро при охлаждении желе. При этом важно знать, что максимальная прочность и стабильность наступают через 12 часов. Поэтому начинки для тортов, чизкейки и сами торты всегда готовятся заранее.
  • Желатин термообратим. Если его растопить, а потом охладить, он станет твердым. Это свойство мы используем, когда добавляем желатин в горячую жидкость. Или посмотрим на свойство термообратимости с другой стороны. Если мы заморозили торт, а потом нагрели его до комнатной температуры, то заморозка сохранит действие и свойства желатина, десерт останется в стабильном твердом состоянии. Главное не нагревать его обратно до 50 °С, а то он станет жидким.
  • Сливки или творожный сыр нельзя замораживать, так как они расслоятся на воду и жир. А если Вы приготовите из них желе или чизкейк с желатином, то все получится прекрасно. Разделения на фазы не произойдет.
  • Начинка с желатином тает при температуре выше 35 °С, как только кусочек желе попадет в рот. В этом его отличие от мармелада на агаре, который остается твердым.

Порошковый vs листовой желатин

Свойства листового желатина:

  • Слабее порошкового желатина. В рецепт листового желатина нужно добавлять больше.
  • Замачивается в любом количестве холодной воды.
  • Листы удобно считать, нет необходимости использовать весы.
  • Продается в кондитерских магазинах.
  • Дороже порошкового желатина.

Свойства порошкового желатина:

  • Сильнее листового желатина.
  • Замачивается в пропорции 1 часть желатина на 6 частей воды.
  • В масштабах цеха легче взвесить порошковый желатин, чем пересчитывать листы.
  • Дешевле листового желатина.
  • Продается в любом продуктовом магазине.

Сила желатина

 

Оскар Блум — изобретатель гелометра (gelometer), инструмента измерения силы для деформации геля. Он определяет, какую силу нужно применить, чтобы деформировать гель определенным образом. И хотя эта технология запатентована еще 1825 г, она используется до сих пор. Для этого используют 6,67 % раствор желатина в воде. Его нагревают и стабилизируют при определенной температуре в течение заданного времени. Полученный гель прессуют поршнем на глубину 4 мм. И эта сила, измеренная в граммах, является силой по Блуму. Таким образом, желатин, чей гель требует 200 грамм силы, имеет прочность 200 Блум.

Чем выше значение Блум, тем крепче получается гель. Также чем выше сила желатина, тем быстрее он становится твердым, его цвет становится светлее и вкус менее выражен. Т.е. желатин с низким значением Блум имеет темный цвет и мясное послевкусие.

Сила желатина варьируется от 130 до 250 Блум. В российских кондитерских магазинах продается “серебряный” листовой желатин фирмы EWALD. Одна пластина весит 5 гр (редко, но встречаются листы и по 2,5 г). Гранулированный желатин EWALD является “платиновым”. Порошковый желатина Dr Oetker относится к золотому, его сила 220 Блум.

  • платиновый — 235-265 Блум
  • золотой — 190-220 Блум
  • серебряный — 160 Блум
  • бронзовый — 125-155 Блум

 

Как заменить листовой желатин на порошковый и наоборот

В рецептах должна указываться информация о виде желатина, который используется. Например, в рецептах кондитерской школы The cake school всегда используется листовой желатин. В рецептах европейских кондитеров чаще используется порошковый желатин силой 200-220 Блюм.

Ошибки, с которыми можно столкнуться, если перепутать желатин на примере желе:

  • Вместо листового добавляем порошковый. Избыток желатина. Желе после стабилизации будет излишне крепким, даже резиновым. В торте будет отделяться от крема или мусса.0.5= 0.85 раз слабее порошкового. Если в рецепте указано 10 г листового желатина, значит порошкового нужно 10*0.85=8.5 г.

    Желатиновая масса

     

    Встречаются рецепты, в которых указывается не вес желатина, а вес желатиновой массы. Желатиновая масса — это заранее стабилизированный желатин с водой. Т. е. заранее замочили желатин, он набух, его растапливаем, заливаем в форму и охлаждаем. Получается пласт из желатина. От него отрезаем необходимое количество и растворяем в горячей жидкости. Желатиновая масса хранится в холодильнике в течение 5-7 дней.

    Когда нужно приготовить большое количество тортов, то очень удобно заранее приготовить желатиновую массу. Вместо того, чтобы для каждого компонента отдельно замачивать желатин, замачиваем сразу весь объем желатина, готовим желатиновую массу и отрезаем нужное количество. Так экономится время и посуда (меньше пачкаем, меньше моем).

    Количество желатина = 1/7 части желатиновой массы

    Например, в рецепте указано 105 г желатиновой массы. Чтобы пересчитать сколько желатина потребуется, разделите массу на составные: 1 часть желатина + 6 частей воды = 7 частей желатиновой массы.

    Значит желатина нужно 105/7 = 15 г

    Обязательно проверяем расчеты: 15 г желатина + 15*6 г воды= 105 г желатиновой массы.

     

    Как правильно замочить желатин

    В каждой профессии есть ритуалы. У кондитера их 2: отмерить ингредиенты на весах и замочить желатин в холодной воде. С этого начинается приготовление тортов, чизкейков, мусса или крема. Процедура сама по себе простая, но зависит от вида желатина.

    Листовой желатин. Замачивается в любом количестве холодной воды (10-15 °С). Пластины берут столько воды, сколько им нужно. Вначале пластина твердая и тонкая. При набухании становится толще, начинает пружинить, становится податливой, не ломается.

     

    При замачивании листового желатина используется гораздо больше воды, чем нужно. Например, один лист серебряного желатина, который весит 5 г, впитает от 20 до 25 г воды. Если мы добавим это небольшое количество воды, то будет очень сложно покрыть ею всю поверхность желатина. Поэтому добавляем больше, а потом убираем излишки желатина. Отжать желатин можно несколькими способами:

     

    • переложить на сито и дать стечь воде
    • поднять желатин вилкой и дать стечь остаткам воды
    • взять желатин в руки и отжать

    Необходимо соблюдать осторожность при обращении с желатином, чтобы он не терял своей желирующей способности. Это может произойти в ситуации, когда желатин распадается на мелкие кусочки, увлажняется в теплой воде или когда его долго сжимают теплыми руками.

    Замачиваем порошковый желатин. С порошковым желатином работать чуть сложнее. Нужно точно отмерить количество воды. Желатин в порошке замачивайте в воде в пропорции 1:6. Например, в рецепте используется 5 г порошкового желатина, значит потребуется 5*6=30 г воды. Насыпьте порошок в емкость, затем налейте холодную воду. Желатин впитает всю воду: ни капли не останется. Набухший желатин будет представлять собой рыхлую массу. Ее добавляем в горячую жидкость.

     

    Как правильно добавлять желатин

     

    Желатин добавляют в горячее блюдо. Он начинает работать, когда смесь нагрета выше 50 °С. Отжимаем желатин от лишней воды, если используете листовой, и добавляем в горячую массу. Тщательно перемешиваем. Дальше смесь нужно охладить или даже заморозить. Желатин становится гелем при температуре ниже 10-15 °С: движение воды и других молекул останавливается.

    Время стабилизации зависит от количества массы и температуры окружающей среды. В морозилке масса схватится быстрее, чем в холодильнике.

    Сколько нужно желатина

     

    Давайте вспомним, что желатин превращает воду в гель. И хотя мы используем его для загущения жидкостей, которые кроме воды содержат жиры, сахара и другие вещества, нужно иметь в виду, что количество желатина рассчитывается исходя из количества воды. Чтобы понять, как меняются свойства геля с разным количеством желатина, я провела эксперимент.

    Чтобы приготовить желе, конфи и компоте необходимо добавить 2 % листового желатина от веса жидкости. Например, на 200 гр ягодного пюре с сахаром потребуется 4 гр листового желатина. Для стабилизации мусса (в его составе содержатся жиры, сахара и другие сухие вещества) требуется не более 2 % желатина от общей массы. Точное количество заранее неизвестно. Создавая новый рецепт, кондитеры готовят пробные образцы мусса и исследуют стабильность.

    Можно ли кипятить желатин

    Желатин можно кипятить. Его можно добавлять в кипящую жидкость и продолжать кипятить. Желирующие свойства не ухудшаются. Для проверки мы провели эксперимент с листовым желатином Ewald.

    Образец 1: 2 г листового желатина замочили в холодной воде. Дождались, пока набухнет, слили лишнюю воду, а затем нагрели в сотейнике до растворения и перелили в форму для застывания.

    Образец 2: 2 г листового желатина замочили в холодной воде. Дождались, пока набухнет, слили лишнюю воду, затем грели в сотейнике на средней мощности. Мы использовали небольшое количество желатина, кипения не происходило, но испарялась вода, смесь прилипала ко дну, появился мясной запах. Через 30 секунд остатки желатина перелили в форму.

    Затем оба образца охладили. В результате оба застыли и держат форму. Второй образец стал более сильным гелем в сравнении с первым образцом (так как часть воды выкипела). Поэтому не бойтесь добавлять желатин в горячую жидкость, нет смысла охлаждать смесь после кипения. Единственное условие — следите, чтобы температура смеси стала выше 50 °С.

     

    Продукты, которые влияют на желирование

     

    Большая концентрация сахара или соли замедляют гидратацию и растворение желатина. Они связывают воду, поэтому желатин должен конкурировать за свободную воду. Однако сахароза и сахарные спирты, такие как сорбит, помогают стабилизировать желатиновые гели, при этом увеличивая время схватывания и температуру плавления.

    Жиры могут размягчать и делать гели похожими на пластилин. В этом случае может потребоваться большее количество желатина. С другой стороны продукты, которые содержат твердые жиры (например, масло какао) требуют меньшее количество желатина. Например, мусс на ганаша на горьком шоколаде не требует стабилизации желатином. Структура поддерживается большим количеством какао-масла.

    Желатин — это белок, который расщепляется под действием ферментов (энзимов). Ананас, инжир, киви, дыня, финики содержат такие ферменты. Если в рецепте используются пюре или кусочки фруктов, то сначала доведите пюре до кипения. Ферменты разрушатся и можно добавлять желатин.

    Если Вы используете готовое профессиональное пюре, то подобную процедуру можно не делать, так как на производстве пюре пастеризовали и ферменты уже разрушены.

    Тематическая контрольная работа «Количество теплоты»

    Контрольная работа Ф – 8 – 3 Количество теплоты Вариант 1

    1. Как изменилась внутренняя энергия чайной чашки, когда ее переставили со стола на полку серванта?

    Изменилась ли ее механическая энергия?

    1. Два стальных изделия массами 0,2 кг и 7 кг нагреты на одинаковое число градусов. Какому изделию передано большее количество теплоты? Почему?

    2. Какое количество теплоты необходимо для нагревания 1 г железа на 1°С, если с=460 Дж/кг°С?

    3. При сгорании 3 кг пороха выделилось 9·106 Дж энергии. Какова удельная теплота сгорания пороха?

    4. Сколько нужно сжечь каменного угля (30 МДж/кг), чтобы нагреть 2 кг воды от 0 °С до 100 °С? Считать, что вся энергия идет только на нагревание воды.

    Контрольная работа Ф – 8 – 3 Количество теплоты Вариант 2

    1. Как изменится внутренняя энергия сковороды, если отключить горелку? Изменится ли ее механическая энергия?

    2. Два ртутных термометра с различной массой ртути в них опустили в горячую воду. Одинаковую ли температуру покажут термометры? Будут ли равны изменения их внутренней энергии?

    3. Какое количество теплоты надо затратить, чтобы нагреть 250 кг стали от 20 до 1020°С, если удельная теплоемкость стали равна 500 Дж/кг°С?

    4. Какое топливо надо сжечь, чтобы при полном сгорании 1 т его выделилось 1,3·107кДж теплоты?

    5. Сколько потребовалось бы сжечь природного газа, чтобы нагреть 2 кг воды от 20 °С до кипения, если считать, что вся теплота пошла на нагревание воды? (q═3,6·107Дж/кг).

    Контрольная работа Ф – 8 – 3 Количество теплоты Вариант 3

    1. Какое количество теплоты необходимо для нагревания железного утюга массой 2 кг от 20 до 320°С?

    2. Три тела (латунное, алюминиевое и свинцовое) одинаковой массы и температуры погрузили в горячую воду. Как при этом будет изменяться температура тел? температура воды?

    3. Вычислите количество теплоты при полном сгорании 0,51 т антрацита.

    4. Можно ли обычным ртутным термометром измерить температуру одной капли горячей воды? Почему?

    5. В кастрюлю с холодной водой, масса которой 3 кг, а температура 10°С, влили 2 кг кипятку. Какая установится температура воды? Потерями тепла – пренебречь.

    Контрольная работа Ф – 8 – 3 Количество теплоты Вариант 4

    1. Какое количество теплоты необходимо для нагревания 100 кг кирпича от 20 до 320°С? Удельная теплоемкость кирпича равна 750 Дж/кг°С.

    2. Три тела (латунное, алюминиевое и свинцовое) одинаковой массы и температуры погрузили в горячую воду. Одинаковое ли количество теплоты получат они от воды? Почему?

    3. Какое количество теплоты выделяется при полном сгорании 3 кг природного газа?

    4. Почему внутренние сосуды калориметров делают из тонкой латуни или алюминия, а не из стекла?

    5. В калориметр с холодной водой, масса которой 100 г, а температура 20°С, влили кипяток, после чего температура в калориметре стала равной 75°С. Определите массу кипятка.

    Контрольная работа Ф – 8 – 3 Количество теплоты Вариант 5

    1. При обработке алюминиевой детали на станке температура ее повысилась от 20 до 420°С. На сколько при этом увеличилась внутренняя энергия детали, если ее масса 0,5 кг?

    2. В термос и стакан налили холодную воду, оба сосуда закрыли и поместили в теплую комнату. В каком сосуде больше повысится температура воды через час?

    3. Какое количество теплоты необходимо для нагревания воды массой 10 кг в железном котле массой 2кг от 10 до 50°С?

    4. Какова масса каменного угля, если при его полном сгорании выделилось 60 ГДж теплоты?

    5. В ванну налили воду массой 120 кг при температуре 10°С и воду массой 160 кг при температуре 70°С. Найдите температуру смеси.

    Контрольная работа Ф – 8 – 3 Количество теплоты Вариант 6

    1. При закалке стального зубила его сначала нагрели до 650°С, потом опустили в масло, где оно остыло до 50°С. Какое при этом выделилось количество теплоты, если масса зубила 500 г?

    2. Вода, термос и стакан охлаждены до температуры холодильника. Воду налили в термос и стакан, оба сосуда закрыли и поместили в холодильник. Как изменится температура воды в стакане и термосе через час?

    3. В медной кастрюле массой 1,6 кг находится вода массой 2,3 кг при температуре 10°С. Сколько теплоты потребуется для того, чтобы довести воду до кипения?

    4. Сколько надо сжечь керосина, чтобы при этом выделилась теплота, равная ·107 Дж?

    5. Сколько горячей воды, взятой при температуре 90°С, надо добавить к холодной воде массой 5 кг при температуре 10°С, чтобы температура смеси была равной 40°С?

    Контрольная работа Ф – 8 – 3 Количество теплоты Вариант 7

    1. В каком случае потребуется большее количество теплоты: при нагревании воды или льда той же массы на один градус? Ответ обоснуйте.

    2. Какое количество теплоты потребуется, чтобы в алюминиевом котелке массой 200 г нагреть 1,5 л воды от 20°С до кипения?

    3. Сколько энергии выделится при сгорании15 кг древесного угля?

    4. В каком чайнике вода быстрее нагреется – в новом или старом?

    5. Сколько керосина понадобится для нагревания 3 л воды от 25 до 75°С в алюминиевой кастрюле массой 300 г, если считать, что потерь теплоты не было?

    Контрольная работа Ф – 8 – 3 Количество теплоты Вариант 8

    1. Три тела (латунное, алюминиевое и свинцовое) одинаковой массы и температуры погрузили в горячую воду. Одинаково ли изменится внутренняя энергия каждого тела?

    2. Какое количество теплоты получили в результате нагревания от солнечных лучей железный душевой бак, масса которого 65 кг, и вода объемом 200 л, если температура изменилась от 4 до 29°С?

    3. Сколько надо сжечь каменного угля, чтобы при этом выделилось 27·107 Дж теплоты?

    4. Опытные хозяйки, прежде чем наливать в стакан крутой кипяток, опускают туда чайную ложку. Для чего?

    5. Какую массу сухих дров необходимо использовать для нагревания 5 л воды от 0°С до кипения в медном котелке массой 750 г? Потерями теплоты – пренебречь.

    Контрольная работа Ф – 8 – 3 Количество теплоты Вариант 9

    1. Кирпичная печь, остыв на 50°С, отдала комнате 0,154·107 Дж энергии. Какова масса этой печи?

    2. Почему влажная деревянная доска на ощупь холоднее сухой?

    3. Алюминиевой заготовке массой 1 кг сообщили такое же количество теплоты, какое идет на нагревание воды массой 440 г от 0°С до кипения. Как изменится при этом температура заготовки?

    4. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании топлива, состоящего из смеси бензина массой 2 кг и керосина массой 3 кг?

    5. Удельная теплота сгорания древесного угля равна 3,0·107 Дж/кг. Что это означает?

    Контрольная работа Ф – 8 – 3 Количество теплоты Вариант 10

    1. При охлаждении медного паяльника массой 200 г до 20°С выделилось 0,304·107 Дж энергии. ДО какой температуры был нагрет паяльник?

    2. Какая почва прогревается Солнцем быстрее – влажная или сухая?

    3. Кирпич массой 4 кг нагрели на 63°С, затратив при этом такое же количество теплоты, как и на нагревание воды той же массы на 13,2°С. Определите удельную теплоемкость кирпича.

    4. К зиме заготовили 0,8 т сухих дров и 1,5 т каменного угля. Сколько теплоты выделится в печи при полном сгорании этого топлива?

    5. Удельная теплота сгорания торфа 1,4·107 Дж/кг. Что это означает?

    Контрольная работа Ф – 8 – 3 Количество теплоты Вариант 11

    1. Если вы выпили стакан (200 г) горячей воды при 60°С, то какое количество теплоты получил ваш организм?

    2. Для определения удельной теплоемкости железа в воду массой 200 г при температуре 18°С опустили железную гирю массой 100 г при температуре 98°С. Температура воды установилась 22°С. Какова удельная теплоемкость железа по данным опыта?

    3. Почему чай из алюминиевой кружки обжигает губы, а тот же чай из фарфоровой чашки не обжигает?

    4. В алюминиевой кастрюле, масса которой 800 г, нагревается 5 л воды от 10°С до кипения. Какое количество теплоты пойдет на нагревание кастрюли и воды? Сколько природного газа для этого потребуется?

    5. Свинцовая пуля летит со скоростью 140 м/с. На сколько градусов она нагреется, если при ударе о препятствие 60% энергии пули пойдет на ее нагревание?

    Контрольная работа Ф – 8 – 3 Количество теплоты Вариант 12

    1. Стальное сверло при работе получило 5 кДж энергии и нагрелось на 100°С. Какова масса этого сверла?

    2. Для получения цементного раствора смешали цемент массой 240 кг при температуре 5°С, песок массой 1500 кг при той же температуре и 300 кг воды при температуре 40°С. Определите температуру полученного раствора.

    3. Большой сосуд с водой, помещенный в погреб предохраняет овощи от замерзания. Почему?

    4. До какой температуры нагрелась во время работы стальная фреза массой 1 кг, если после погружения ее в калориметр с водой, масса которой 1 кг, температура воды изменилась на 20°С?

    5. Вода падает с высоты 60 м. На сколько температура воды внизу водопада выше, чем вверху? Считать, что на нагревание воды идет 60% работы, совершаемой при падении.

    Контрольная работа Ф – 8 – 3 Количество теплоты Вариант 13

    1. При обработке холодом стальную деталь массой 0,54 кг при температуре 20°С поместили в холодильник, температура в котором равна — 80°С. Какое количество теплоты выделилось при охлаждении детали?

    2. На сколько градусов нагреется кусок меди массой 0,5 кг, сли ему сообщить такое же количество теплоты, какое пойдет на нагревание 200 г воды от 10 до 60°С?

    3. Нередко внутренний сосуд калориметра заполняют не водой, а керосином. Какой смысл имеет замена воды керосином?

    4. В калориметр налили воду массой 0,39 кг при температуре 20°С и воду массой 0,21 кг при температуре 60°С. Определите установившуюся температуру воды.

    5. Двигатель самолета при скорости 360 км/ч развивает мощность 330 л.с. Определить расход бензина, необходимого для перелета на 1000 км, если двигатель имеет η=25%, теплота сгорания бензина 4,7·107 Дж/кг.

    Контрольная работа Ф – 8 – 3 Количество теплоты Вариант 14

    1. При остывании чугуна массой 4 т выделяется 5,4·107 Дж теплоты. На сколько градусов изменится температура чугуна?

    2. При охлаждении куска олова массой 100 г до 32°С выделилось 4,6 кДж теплоты. Определите температуру олова до охлаждения.

    3. Климат островов умереннее и ровнее, чем климат больших материков. Почему?

    4. Воду массой 0,5 кг при температуре 20°С смешали с водой при температуре 100°С. Определите массу горячей воды, если установившаяся температура равна 40°С.

    5. На сколько километров пути хватит 30 л бензина автомобилю, движущемуся со скоростью 54 км/ч, если мощность, развиваемая двигателем равна 45 л.с., а его η=25%? Плотность бензина 700 кг/м³, а теплота сгорания бензина 4,5·107Дж/кг.

    В калориметр, содержащий 1,5 кг воды при 20 C, положили 1 кг льда, имеющего

    Условие задачи:

    В калориметр, содержащий 1,5 кг воды при 20 °C, положили 1 кг льда, имеющего температуру -10 °C.3} \cdot 1 = 330000\;Дж = 330\;кДж\]

    Видно, что \({Q_1} > {Q_2}\), значит всё-таки лёд начнет таять. Но так как \({Q_1} < {Q_2} + {Q_3}\), то теплоты, выделяемой при охлаждении воды, не хватит на плавление всего льда. Получается, что вода остынет до температуры плавления льда, и теплообмен прекратится. Значит в калориметре установится температура 0 °C (или 273 К).

    Ответ: 0 °C или 273 К.

    Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

    Квас из березового сока. Как приготовить напиток в домашних условиях?

    Привет, друзья!

    Как дела? Давненько мы с Вами не виделись! Были дела всякие-разные.. Обещаю, что исправлюсь. А сегодня у нас интересная тема. Ведь сейчас началась горячая пора по сбору очень полезного березового сока. И поэтому рассмотрим, какой вкусный квас можно приготовить из этого продукта.

    Как понять, что можно уже собирать? Для этого наблюдают за почками березок. Как только они набухнут, сразу делают проколы в дереве. Если появилась капелька — можно собирать полезную жидкость. Тут важно сделать на одном дереве только одну дырочку, чтобы его не погубить. Потом все дырки следует замазать глиной.

    Собирают влагу в банки, бутылки или пакеты. На вкус так называемый «фреш», по моему мнению, не особо ароматный или вкусный. Он слегка может показаться сладким. Поэтому в сок добавляют разные ингредиенты, которые придадут напитку нужный вкус и аромат. Но при этом остается очень полезным, который лечит многие заболевания.

    Давайте же рассмотрим, какую амброзию можно сделать из березовой водицы. А свои рекомендации и отзывы как всегда можно оставить ниже в комментариях.

    Содержание:

    Полезные свойства и противопоказания квасного напитка

    Чем же так полезен наш готовый напиток? Прежде всего, абсолютным отсутствием всякой химозы. Чего не скажешь о покупных лимонадах, в которых слишком много сахара и других консервантов.

    Он прекрасно освежит и утолит жажду летом. При этом организм получит полезные пребиотики, которые нормализуют систему пищеварения. Следовательно, продукт брожения хорошо принимать перед едой. То есть выпил стаканчик и можно садиться за стол обедать.

    Интересно знать, что наши предки березовый сок называли красивым словом «березовица».

    Витаминки группы В отлично оздоровят кожу и волосы. Они помогут избавиться от прыщей и акне с тела. При этом лучше делать примочки на проблемные места.

    Березовица хорошо укрепляет здоровье в весеннюю пору простуд. Для профилактики хорошо в течении дня принимать ее несколько раз, да еще добавить туда давленных ягод клюквы или брусники.

    Березовый квас не способствует активному похудению. Но он помогает избавиться от лишних отеков благодаря мочегонному действию.

    Особого вреда у кваса нет. Но лучше его не пить тем людям, у которых есть заболевания, связанные с ЖКТ. Шипучая жидкость с кислинкой противопоказана при панкреатите, холецистите и гастритах с повышенной кислотностью.

    С особой осторожностью шипучку следует пить аллергикам из-за пыльцы. Ну а в остальных случаях вреда нет, только польза. Малое содержание спиртов до 1,2 % не вредит никому, включая деток. Бывает, даже в кефире этих самых спиртов гораздо больше.

    Поэтому пейте с удовольствием и на здоровье!

    Рецепт с изюмом без дрожжей в домашних условиях

    Это, пожалуй, самый простой способ приготовления пенистого яства. По условию требуются всего три ингредиента. А сам напиток можно хранить до глубокой осени в темном и прохладном месте.

    Нам нужно:

    • Березовый сок — 10 литров;
    • Изюм без косточек — 10 небольших горстей;
    • Сахар — около 400 грамм.

    Приготовление:

    1. Изюм промываем в проточной воде и высушиваем на бумажных полотенцах.

    2. Сок процеживаем в большую емкость на 10 литров. Так весь мусор осядет на марле и мы получим чистейшую жидкость.

    3. Всыпаем и размешиваем весь сахар. А затем переливаем в литровые или на полтора литра бутылки.

    4. Закидываем на каждый литр по небольшой горсточке изюма. Закупориваем бутылочки и убираем в прохладное местечко.

    Наш квасок через 4-5 суток уже будет готов. Нужно будет аккуратно открывать бутыли и разливать по стаканам. Если сделаем все быстро, то шипучая жидкость убежит)

    Пьем с удовольствием!

    Вкусный напиток, приготовленный на хлебе

    Березовица с хлебом дает светлый цвет. И, естественно, очень приятный вкус. Для любителей темных оттенков я советую класть солод, но об этом рецепт ниже.

    Самый смак все равно остается в хлебных корках. Важно взять именно черных хлебушек.

    Тут важно подсушить корки до слегка горелого состояния. Но не переусердствуйте, чтобы не получились совсем уж угольки.

    Нам нужно:

    • Березовый сок — 15 литров;
    • Хлеб черный — 1200 грамм;
    • Сахар — 3 стакана.

    Приготовление:

    1. Свежесобранный сок переливаем в большую эмалированную кастрюлю без сколов. На этом этапе оставляем его на пару суток, чтобы начались процессы брожения.

    2. Черный хлеб нарезаем на ломтики. Включаем духовой шкаф и ставим их подрумяниваться при 100 градусов. При наличии черных бочков корки вынимаем и остужаем.

    3. Затем засыпаем сахар и ставим на небольшой огонек. Помешиваем, чтобы сахарок растворился. Если предпочитаете без сахара, то можно его смело заменить на мед или на другой подсластитель.

    Не доводите до кипения! Сок просто должен подогреться, а сахар весь раствориться.

    4. Снимаем кастрюлю с огня. Засыпаем туда корочки и размешиваем. Накрываем крышкой и оставляем на пару-тройку дней темном месте при комнатной температуре.

    Спустя положенное время вся наша жидкость пенится, вспучивается пузырьками. Ее процеживаем через ситечко и разливаем по банкам или бутылкам.

    Обращу внимание, что мы приготовили отличную заправку для окрошки. А внизу предлагаю посмотреть еще вариант вкусного кваска для летнего блюда, но уже с добавлением солода.

    Видео про то, как сделать квасную заправку для окрошки

    Без сомнения, самая лучшая заправка для русской окрошки — это квас. Согласны же со мной?  Со сметанкой да с горчичкой холодный суп летом — это просто улет!

    Поэтому подготовимся и сделаем не только вкусную, но очень полезную жижку для любой окрошки. А как — смотрим небольшой видеосюжет.

    Готовим по рецепту с добавлением дрожжей

    Туточки самый простой рецепт с прессованными дрожжами. Да и правда, зачем заморачиваться. А потом по вкусу можно подсластить или добавить ягодно-фруктовые соки по желанию.

    Нам нужно:

    • Березовый сок
    • Свежие дрожжи

    Приготовление:

    1. Я специально не указала количество продуктов. Но берем так: на 2,5 литра березовицы по 40 грамм свежих дрожжей.

    2. Сок нужно процедить через два слоя марли в кастрюлю. В ней останутся все ненужные веточки, палочки, листики и пыль. Бывает даже и нередко попадаются насекомые. Поэтому лучше все это дело процедить.

    3. Ставим кастрюлю на огонь и доводим до температуры в 35 градусов. Растворяем дрожжи и убираем в холодное место на четверо суток.

    4. Теперь можно напиток употреблять. Или можно его законсервировать, просто закатав по банкам. Он хранится 6 месяцев.

    Вкусный квас из сока березы для длительного хранения

    Я даже нашла два способа сохранить целебный напиток. Первый способ подходит тем, кто не особо любит сильно шипучие лимонады. И он заключается сперва в сборе сока. Затем его процеживаем обязательно по пластиковым чистым бутылкам.

    Заранее нужно выкопать в земле небольшие ямы, которые можно обложить досками. Во в эти-то самодельные небольшие погребки мы складываем бутыли с березовицей.

    Еще несколько способов стерилизации банок рекомендую посмотреть по ссылке.

    В течении года емкости можно доставать и употреблять сохранившийся, полезный квас. Он получается слегка забродившим, кисленьким и невероятно каким полезным.

    По другому способу нам требуется:

    • Березовый сок
    • Лимонная кислота
    • Сахар-песок

    Приготовление:

    1. Очищенный сок выливаем в емкость из нержавеющей стали. Добавляем по вкусу лимонную кислоту и сахар. Всю жидкость доводим до кипения, время от времени помешивая. Затем снимаем с огня.

    2. Стерилизуем баночки и крышки. Разливаем по емкостям и опять стерилизуем в воде при 90 градусах около 15 минут.

    3. Теперь можно лимонад хранить весь год. А в случае надобности достаем из кладовки баночки и употребляем с наслаждением.

    Что и говорить — и вкусно, и полезно!

    Хороший и полезный вариант на сухофруктах

    Рецепт на сухофруктах я называю детским или диетическим. Потомучто кладем только сухофрукты, саму, собственно, березовицу и никакого сахара. Что делает только его полезнее и натуральнее, в конечном счете.

    На 2 трехлитровые банки нужно:

    • Березовица
    • Изюм — 300 грамм;
    • Сушеные яблоки — 1 кг.

    Процесс приготовления:

    1. Очищаем сок путем процеживания через мелкое сито или марлю.

    2. Сухофрукты промываем проточной водой и просушиваем на кухонном полотенце.

    3. Берем 2 банки по три литра и засыпаем туда поровну изюма и сушеные дольки яблок.

    4. Сверху заливаем соком по самое горлышко. Чтобы наш лимонад дышал, нужно накрыть его крышкой из марлечки и резинки. Это убережет от насекомышей, мусора и к тому же снабдит достаточным количеством кислорода для брожения.

    5. Убираем банки в прохладное место на 4-5 дней. Раз в день помешивайте массу, чтобы у нас все равномерно бродило.

    Употребляем с удовольствием!

    Вот и все на сегодня! А Вам желаю насладиться душистым и шипучим напитком и порадовать новыми рецептами своих близких и родных!

    Пока-пока!

    Сохранить рецепт 7
    Загрузка…

    Изменение температуры и теплоемкость

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Наблюдать за теплопередачей и изменением температуры и массы.
    • Расчет конечной температуры после передачи тепла между двумя объектами.

    Одним из основных эффектов теплопередачи является изменение температуры: нагревание увеличивает температуру, а охлаждение снижает ее. Мы предполагаем, что фазового перехода нет и что система не выполняет никаких работ.Эксперименты показывают, что передаваемое тепло зависит от трех факторов: изменения температуры, массы системы, а также вещества и фазы вещества.

    Рис. 1. Тепло Q , передаваемое для изменения температуры, зависит от величины изменения температуры, массы системы, а также от вещества и фазы. (а) Количество переданного тепла прямо пропорционально изменению температуры. Чтобы удвоить изменение температуры массы m, вам нужно добавить в два раза больше тепла.(б) Количество переданного тепла также прямо пропорционально массе. Чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в удвоенной массе, вам нужно добавить в два раза больше тепла. (c) Количество передаваемого тепла зависит от вещества и его фазы. Если требуется количество Q тепла, чтобы вызвать изменение температуры Δ T в данной массе меди, потребуется в 10,8 раза больше тепла, чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в той же массе воды, при условии отсутствия фазы изменение любого вещества.

    Зависимость от изменения температуры и массы легко понять. Поскольку (средняя) кинетическая энергия атома или молекулы пропорциональна абсолютной температуре, внутренняя энергия системы пропорциональна абсолютной температуре и количеству атомов или молекул. Благодаря тому, что переданное тепло равно изменению внутренней энергии, тепло пропорционально массе вещества и изменению температуры. Передаваемое тепло также зависит от вещества, так что, например, количество тепла, необходимое для повышения температуры, меньше для спирта, чем для воды.Для одного и того же вещества передаваемое тепло также зависит от фазы (газ, жидкость или твердое тело).

    Теплопередача и изменение температуры

    Количественная связь между теплопередачей и изменением температуры включает все три фактора: Q = mc Δ T , где Q — символ теплопередачи, m — масса вещества и Δ T — изменение температуры. Обозначение c обозначает удельную теплоемкость и зависит от материала и фазы.Удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для изменения температуры 1,00 кг массы на 1,00 ° C. Удельная теплоемкость c — это свойство вещества; его единица СИ — Дж / (кг К) или Дж / (кг ºC). Напомним, что изменение температуры (Δ T ) одинаково в единицах кельвина и градусов Цельсия. Если теплопередача измеряется в килокалориях, то единицей удельной теплоемкости является ккал / (кг ⋅ ºC).

    Значения удельной теплоемкости обычно необходимо искать в таблицах, потому что нет простого способа их вычислить.Как правило, удельная теплоемкость также зависит от температуры. В таблице 1 приведены типичные значения теплоемкости для различных веществ. За исключением газов, температурная и объемная зависимость удельной теплоемкости большинства веществ слабая. Из этой таблицы видно, что удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла и в десять раз больше, чем у железа, что означает, что требуется в пять раз больше тепла, чтобы поднять температуру воды на ту же величину, что и у стекла, и в десять раз больше. много тепла для повышения температуры воды, как для утюга.Фактически, вода имеет одну из самых высоких удельной теплоемкости из всех материалов, что важно для поддержания жизни на Земле.

    Пример 1. Расчет необходимого тепла: нагрев воды в алюминиевой кастрюле

    Алюминиевая кастрюля массой 0,500 кг на плите используется для нагрева 0,250 л воды с 20,0 ° C до 80,0 ° C. а) Сколько тепла требуется? Какой процент тепла используется для повышения температуры (б) сковороды и (в) воды?

    Стратегия

    Кастрюля и вода всегда имеют одинаковую температуру.Когда вы ставите кастрюлю на плиту, температура воды и кастрюли повышается на одинаковую величину. Мы используем уравнение теплопередачи для данного изменения температуры и массы воды и алюминия. Значения удельной теплоемкости воды и алюминия приведены в таблице 1.

    Решение

    Поскольку вода находится в тепловом контакте с алюминием, кастрюля и вода имеют одинаковую температуру.

    Рассчитать разницу температур:

    Δ T = T f T i = 60.0ºC.

    Рассчитайте массу воды. Поскольку плотность воды составляет 1000 кг / м 3 , один литр воды имеет массу 1 кг, а масса 0,250 литра воды составляет м w = 0,250 кг.

    Рассчитайте тепло, передаваемое воде. Используйте удельную теплоемкость воды в таблице 1:

    .

    Q w = м w c w Δ T = (0,250 кг) (4186 Дж / кгºC) (60,0ºC) = 62.8 кДж.

    Рассчитайте тепло, передаваемое алюминию. Используйте удельную теплоемкость алюминия в таблице 1:

    .

    Q Al = м Al c Al Δ T = (0,500 кг) (900 Дж / кгºC) (60,0ºC) = 27,0 × 10 4 Дж = 27,0 кДж . <

    Сравните процент тепла, поступающего в сковороду, и в воду. Сначала найдите общее переданное тепло:

    Q Итого = Q w + Q Al = 62.8 кДж + 27,0 кДж = 89,8 кДж.

    Таким образом, количество тепла, идущего на нагревание сковороды, равно

    .

    [латекс] \ frac {27.0 \ text {kJ}} {89.8 \ text {kJ}} \ times100 \% = 30.1 \% \\ [/ latex]

    , а на подогрев воды —

    .

    [латекс] \ frac {62,8 \ text {кДж}} {89,8 \ text {кДж}} \ times100 \% = 69,9 \% \\ [/ latex].

    Обсуждение

    В этом примере тепло, передаваемое контейнеру, составляет значительную долю от общего переданного тепла. Хотя вес кастрюли в два раза больше, чем у воды, удельная теплоемкость воды более чем в четыре раза больше, чем у алюминия.Следовательно, для достижения заданного изменения температуры воды требуется чуть более чем в два раза больше тепла по сравнению с алюминиевым поддоном.

    Пример 2. Расчет повышения температуры в результате работы, проделанной с веществом: перегрев тормозов грузовика на спуске

    Рис. 2. Дымящиеся тормоза этого грузовика — видимое свидетельство механического эквивалента тепла.

    Тормоза грузовика, используемые для контроля скорости на спуске, работают, преобразуя гравитационную потенциальную энергию в повышенную внутреннюю энергию (более высокую температуру) тормозного материала.Это преобразование предотвращает преобразование потенциальной гравитационной энергии в кинетическую энергию грузовика. Проблема в том, что масса грузовика велика по сравнению с массой тормозного материала, поглощающего энергию, и повышение температуры может происходить слишком быстро, чтобы тепло передавалось от тормозов в окружающую среду.

    Рассчитайте повышение температуры 100 кг тормозного материала со средней удельной теплоемкостью 800 Дж / кг ºC, если материал сохраняет 10% энергии от грузовика массой 10 000 кг, спускающегося 75.0 м (при вертикальном перемещении) с постоянной скоростью.

    Стратегия

    Если тормоза не применяются, потенциальная гравитационная энергия преобразуется в кинетическую энергию. При срабатывании тормозов потенциальная гравитационная энергия преобразуется во внутреннюю энергию тормозного материала. Сначала мы вычисляем гравитационную потенциальную энергию ( Mgh ), которую весь грузовик теряет при спуске, а затем находим повышение температуры, возникающее только в тормозном материале.

    Решение
    1. Рассчитайте изменение гравитационной потенциальной энергии при спуске грузовика с горы Mgh = (10,000 кг) (9.{\ circ} C \\ [/ латекс].
    Обсуждение

    Эта температура близка к температуре кипения воды. Если бы грузовик ехал какое-то время, то непосредственно перед спуском температура тормозов, вероятно, была бы выше, чем температура окружающей среды. Повышение температуры при спуске, вероятно, приведет к повышению температуры тормозного материала выше точки кипения воды, поэтому этот метод непрактичен. Однако эта же идея лежит в основе недавней гибридной технологии автомобилей, в которой механическая энергия (гравитационная потенциальная энергия) преобразуется тормозами в электрическую энергию (аккумулятор).

    Таблица 1. Удельная теплоемкость различных веществ
    Вещества Удельная теплоемкость ( c )
    Твердые вещества Дж / кг ⋅ ºC ккал / кг ⋅ ºC
    Алюминий 900 0,215
    Асбест 800 0,19
    Бетон, гранит (средний) 840 0.20
    Медь 387 0,0924
    Стекло 840 0,20
    Золото 129 0,0308
    Человеческое тело (в среднем при 37 ° C) 3500 0,83
    Лед (в среднем, от −50 ° C до 0 ° C) 2090 0,50
    Чугун, сталь 452 0,108
    Свинец 128 0.0305
    Серебро 235 0,0562
    Дерево 1700 0,4
    Жидкости
    Бензол 1740 0,415
    Этанол 2450 0,586
    Глицерин 2410 0,576
    Меркурий 139 0,0333
    Вода (15.0 ° С) 4186 1.000
    Газы
    Воздух (сухой) 721 (1015) 0,172 (0,242)
    Аммиак 1670 (2190) 0,399 (0,523)
    Двуокись углерода 638 (833) 0,152 (0,199)
    Азот 739 (1040) 0,177 (0,248)
    Кислород 651 (913) 0.156 (0,218)
    Пар (100 ° C) 1520 (2020) 0,363 (0,482)

    Обратите внимание, что Пример 2 является иллюстрацией механического эквивалента тепла. В качестве альтернативы повышение температуры может быть произведено с помощью паяльной лампы, а не механически.

    Пример 3. Расчет конечной температуры при передаче тепла между двумя телами: заливка холодной воды в горячую кастрюлю

    Допустим, вы залили 0,250 кг 20.0ºC воды (около чашки) в алюминиевую кастрюлю весом 0,500 кг, снятую с плиты, при температуре 150ºC. Предположим, что поддон стоит на изолированной подушке и выкипает незначительное количество воды. Какова температура, когда вода и поддон через короткое время достигают теплового равновесия?

    Стратегия

    Кастрюлю кладут на изолирующую подкладку, чтобы тепло не передавалось с окружающей средой. Изначально кастрюля и вода не находятся в тепловом равновесии: кастрюля имеет более высокую температуру, чем вода.Затем теплообмен восстанавливает тепловое равновесие, когда вода и поддон соприкасаются. Поскольку теплообмен между кастрюлей и водой происходит быстро, масса испарившейся воды незначительна, а величина тепла, теряемого сковородой, равна теплу, полученному водой. Обмен тепла прекращается, когда достигается тепловое равновесие между кастрюлей и водой. Теплообмен можно записать как | Q горячий | = Q холодный .

    Решение

    Используйте уравнение теплопередачи Q = mc Δ T , чтобы выразить тепло, теряемое алюминиевой сковородой, через массу сковороды, удельную теплоемкость алюминия, начальную температуру сковороды и конечная температура: Q горячий = м Al c Al ( T f — 150ºC).

    Выразите тепло, полученное водой, через массу воды, удельную теплоемкость воды, начальную температуру воды и конечную температуру: Q холодная = м W c W ( T f — 20,0 ° C).

    Обратите внимание, что Q горячий <0 и Q холодный > 0 и что они должны быть в сумме равными нулю, потому что тепло, теряемое горячей сковородой, должно быть таким же, как тепло, полученное холодной водой:

    [латекс] \ begin {array} {lll} Q _ {\ text {cold}} + Q _ {\ text {hot}} & = & 0 \\ Q _ {\ text {cold}} & = & — Q _ {\ text {hot}} \\ m _ {\ text {W}} c _ {\ text {W}} \ left (T _ {\ text {f}} — 20.{\ circ} \ text {C} \ end {array} \\ [/ latex]

    Обсуждение

    Это типичная проблема калориметрии : два тела при разных температурах приводят в контакт друг с другом и обмениваются теплом до тех пор, пока не будет достигнута общая температура. Почему конечная температура намного ближе к 20,0ºC, чем к 150ºC? Причина в том, что вода имеет большую удельную теплоемкость, чем большинство обычных веществ, и поэтому претерпевает небольшое изменение температуры при данной теплопередаче. Большой водоем, например озеро, требует большого количества тепла для значительного повышения температуры.Это объясняет, почему температура в озере остается относительно постоянной в течение дня, даже когда изменение температуры воздуха велико. Однако температура воды действительно меняется в течение длительного времени (например, с лета на зиму).

    Эксперимент на вынос: изменение температуры земли и воды

    Что нагревается быстрее, земля или вода?

    Для изучения разницы в теплоемкости:

    • Поместите равные массы сухого песка (или почвы) и воды одинаковой температуры в две небольшие банки.(Средняя плотность почвы или песка примерно в 1,6 раза больше плотности воды, поэтому вы можете получить примерно равную массу, используя на 50% больше воды по объему.)
    • Нагрейте оба (в духовке или нагревательной лампе) одинаковое время.
    • Запишите конечную температуру двух масс.
    • Теперь доведите обе банки до одинаковой температуры, нагревая их в течение более длительного периода времени.
    • Снимите банки с источника тепла и измеряйте их температуру каждые 5 минут в течение примерно 30 минут.

    Какой образец остывает быстрее всего? Это упражнение воспроизводит явления, ответственные за ветер с суши и с моря.

    Проверьте свое понимание

    Если 25 кДж необходимо для повышения температуры блока с 25 ° C до 30 ° C, сколько тепла необходимо для нагрева блока с 45 ° C до 50 ° C?

    Решение

    Теплопередача зависит только от разницы температур. Поскольку разница температур в обоих случаях одинакова, во втором случае необходимы те же 25 кДж.

    Сводка раздела

    • Передача тепла Q , которая приводит к изменению Δ T температуры тела массой м составляет Q = mc Δ T , где c — удельная теплоемкость материала. Это соотношение также можно рассматривать как определение удельной теплоемкости.

    Концептуальные вопросы

    1. Какие три фактора влияют на теплопередачу, необходимую для изменения температуры объекта?
    2. Тормоза в автомобиле повышают температуру на Δ T при остановке автомобиля со скорости v .Насколько больше было бы Δ T , если бы автомобиль изначально имел вдвое большую скорость? Вы можете предположить, что автомобиль останавливается достаточно быстро, чтобы не отводить тепло от тормозов.

    Задачи и упражнения

    1. В жаркий день температура в бассейне объемом 80 000 л повышается на 1,50ºC. Какова чистая теплопередача при этом нагреве? Игнорируйте любые осложнения, такие как потеря воды из-за испарения.
    2. Докажите, что 1 кал / г · ºC = 1 ккал / кг · ºC.
    3. Для стерилизации 50.Стеклянная детская бутылочка 0 г, мы должны поднять ее температуру с 22,0 ° С до 95,0 ° С. Какая требуется теплопередача?
    4. Одинаковая передача тепла идентичным массам разных веществ вызывает разные изменения температуры. Рассчитайте конечную температуру, когда 1,00 ккал тепла передается 1,00 кг следующих веществ, первоначально при 20,0 ° C: (a) вода; (б) бетон; (в) сталь; и d) ртуть.
    5. Потирание рук согревает их, превращая работу в тепловую энергию. Если женщина трет руки взад и вперед в общей сложности 20 движений, на расстоянии 7.50 см на руб, а при средней силе трения 40,0 Н, что такое повышение температуры? Масса согреваемых тканей всего 0,100 кг, в основном в ладонях и пальцах.
    6. Блок чистого материала массой 0,250 кг нагревают с 20,0 ° C до 65,0 ° C за счет добавления 4,35 кДж энергии. Вычислите его удельную теплоемкость и определите вещество, из которого он, скорее всего, состоит.
    7. Предположим, что одинаковые количества тепла передаются различным массам меди и воды, вызывая одинаковые изменения температуры.Какое отношение массы меди к воде?
    8. (a) Количество килокалорий в пище определяется калориметрическими методами, при которых пища сжигается и измеряется теплоотдача. Сколько килокалорий на грамм содержится в арахисе весом 5,00 г, если энергия его горения передается 0,500 кг воды, содержащейся в алюминиевой чашке весом 0,100 кг, что вызывает повышение температуры на 54,9 ° C? (b) Сравните свой ответ с информацией на этикетке, содержащейся на упаковке арахиса, и прокомментируйте, согласуются ли значения.
    9. После интенсивных упражнений температура тела человека весом 80,0 кг составляет 40,0 ° C. С какой скоростью в ваттах человек должен передавать тепловую энергию, чтобы снизить температуру тела до 37,0 ° C за 30,0 мин, если тело продолжает вырабатывать энергию со скоростью 150 Вт? 1 Вт = 1 Дж / с или 1 Вт = 1 Дж / с.
    10. Даже при остановке после периода нормальной эксплуатации большой промышленный ядерный реактор передает тепловую энергию со скоростью 150 МВт за счет радиоактивного распада продуктов деления.Эта теплопередача вызывает быстрое повышение температуры при выходе из строя системы охлаждения (1 Вт = 1 джоуль / сек или 1 Вт = 1 Дж / с и 1 МВт = 1 мегаватт). (a) Рассчитайте скорость повышения температуры в градусах Цельсия в секунду (ºC / с), если масса активной зоны реактора составляет 1,60 × 10 5 кг, а ее средняя удельная теплоемкость составляет 0,3349 кДж / кг ºC. (b) Сколько времени потребуется, чтобы получить повышение температуры на 2000 ° C, которое может привести к расплавлению некоторых металлов, содержащих радиоактивные материалы? (Начальная скорость повышения температуры будет больше, чем рассчитанная здесь, потому что теплопередача сосредоточена в меньшей массе.Позже, однако, повышение температуры замедлится, потому что стальная защитная оболочка 5 × 10 5 кг также начнет нагреваться.)

    Рисунок 3. Бассейн с радиоактивным отработавшим топливом на атомной электростанции. Отработанное топливо долго остается горячим. (кредит: Министерство энергетики США)

    Глоссарий

    удельная теплоемкость: количество тепла, необходимое для изменения температуры 1,00 кг вещества на 1,00 ºC

    Избранные решения проблем и упражнения

    1.5,02 × 10 8 Дж

    3. 3.07 × 10 3 Дж

    5. 0,171ºC

    7. 10,8

    9. 617 Вт


    Урок физики

    На предыдущей странице мы узнали, что делает тепло с объектом, когда оно накапливается или выделяется. Прирост или потеря тепла приводят к изменениям температуры, изменению состояния или выполнения работы. Тепло — это передача энергии. Когда объект приобретается или теряется, внутри этого объекта будут происходить соответствующие изменения энергии.Изменение температуры связано с изменением средней кинетической энергии частиц внутри объекта. Изменение состояния связано с изменением внутренней потенциальной энергии, которой обладает объект. А когда работа сделана, происходит полная передача энергии объекту, над которым она выполняется. В этой части Урока 2 мы исследуем вопрос Как измерить количество тепла, полученного или выделенного объектом?

    Удельная теплоемкость

    Предположим, что несколько объектов, состоящих из разных материалов, нагреваются одинаково.Будут ли предметы нагреваться одинаково? Ответ: скорее всего, нет. Разные материалы будут нагреваться с разной скоростью, потому что каждый материал имеет свою удельную теплоемкость. Удельная теплоемкость относится к количеству тепла, необходимому для изменения температуры единицы массы (скажем, грамма или килограмма) на 1 ° C. В учебниках часто указывается удельная теплоемкость различных материалов. Стандартные метрические единицы — Джоуль / килограмм / Кельвин (Дж / кг / К). Чаще используются единицы измерения — Дж / г / ° C.Используйте виджет ниже, чтобы просмотреть удельную теплоемкость различных материалов. Просто введите название вещества (алюминий, железо, медь, вода, метанол, дерево и т. Д.) И нажмите кнопку «Отправить»; результаты будут отображаться в отдельном окне.

    Удельная теплоемкость твердого алюминия (0,904 Дж / г / ° C) отличается от удельной теплоемкости твердого железа (0,449 Дж / г / ° C). Это означает, что для повышения температуры данной массы алюминия на 1 ° C потребуется больше тепла, чем для повышения температуры той же массы железа на 1 ° C.Фактически, для повышения температуры образца алюминия на заданное количество потребуется примерно вдвое больше тепла по сравнению с тем же изменением температуры того же количества железа. Это связано с тем, что удельная теплоемкость алюминия почти вдвое больше, чем у железа.

    Теплоемкость указана из расчета на грамм или на килограмм . Иногда значение указывается на основе на моль , и в этом случае оно называется молярной теплоемкостью. Тот факт, что они перечислены на основе на количество , является показателем того, что количество тепла, необходимое для повышения температуры вещества, зависит от того, сколько вещества имеется.Эту истину, несомненно, знает всякий, кто варил на плите кастрюлю с водой. Вода закипает при температуре 100 ° C на уровне моря и при слегка пониженной температуре на возвышенностях. Чтобы довести кастрюлю с водой до кипения, ее сначала нужно поднять до 100 ° C. Это изменение температуры достигается за счет поглощения тепла горелкой печи. Быстро замечаешь, что для того, чтобы довести до кипения полную кастрюлю с водой, требуется значительно больше времени, чем для того, чтобы довести до кипения наполовину полную. Это связано с тем, что полная кастрюля с водой должна поглощать больше тепла, чтобы вызвать такое же изменение температуры.Фактически, требуется вдвое больше тепла, чтобы вызвать такое же изменение температуры в двойной массе воды.

    Удельная теплоемкость также указана на основе на K или на ° C . Тот факт, что удельная теплоемкость указана из расчета на градус , указывает на то, что количество тепла, необходимое для повышения данной массы вещества до определенной температуры, зависит от изменения температуры, необходимого для достижения этой конечной температуры.Другими словами, важна не конечная температура, а общее изменение температуры. Для изменения температуры воды с 20 ° C до 100 ° C (изменение на 80 ° C) требуется больше тепла, чем для повышения температуры того же количества воды с 60 ° C до 100 ° C (изменение на 40 ° C). ° С). Фактически, для изменения температуры данной массы воды на 80 ° C требуется вдвое больше тепла по сравнению с изменением на 40 ° C. Человек, который хочет быстрее довести воду до кипения на плите, должен начать с теплой водопроводной воды вместо холодной.

    Это обсуждение удельной теплоемкости заслуживает одного заключительного комментария. Термин «удельная теплоемкость» в некоторой степени неправильный , неправильное обозначение . Этот термин означает, что вещества могут обладать способностью удерживать вещь , называемую теплотой. Как уже говорилось ранее, тепло — это не то, что содержится в объекте. Тепло — это то, что передается к объекту или от него. Объекты содержат энергию в самых разных формах. Когда эта энергия передается другим объектам с другой температурой, мы называем переданную энергию тепловой или тепловой энергией .Хотя это вряд ли приживется, более подходящим термином будет удельная энергоемкость.

    Связь количества тепла с изменением температуры

    Удельная теплоемкость позволяет математически связать количество тепловой энергии, полученной (или потерянной) образцом любого вещества, с массой образца и ее результирующим изменением температуры. Связь между этими четырьмя величинами часто выражается следующим уравнением.

    Q = m • C • ΔT

    где Q — количество тепла, передаваемого к объекту или от него, m — масса объекта, C — удельная теплоемкость материала, из которого состоит объект, а ΔT — результирующее изменение температуры объекта. Как и во всех других ситуациях в науке, значение дельта (∆) для любой величины вычисляется путем вычитания начального значения количества из окончательного значения количества. В этом случае ΔT равно T конечный — T начальный .При использовании приведенного выше уравнения значение Q может быть положительным или отрицательным. Как всегда, положительный и отрицательный результат расчета имеет физическое значение. Положительное значение Q указывает, что объект получил тепловую энергию из окружающей среды; это соответствовало бы повышению температуры и положительному значению ΔT. Отрицательное значение Q указывает на то, что объект выделяет тепловую энергию в окружающую среду; это соответствовало бы снижению температуры и отрицательному значению ΔT.

    Знание любых трех из этих четырех величин позволяет человеку вычислить четвертое количество. Обычная задача на многих уроках физики включает решение проблем, связанных с отношениями между этими четырьмя величинами. В качестве примеров рассмотрим две проблемы ниже. Решение каждой проблемы разработано для вас. Дополнительную практику можно найти в разделе «Проверьте свое понимание» внизу страницы.

    Пример задачи 1
    Какое количество тепла требуется для повышения температуры 450 граммов воды с 15 ° C до 85 ° C? Удельная теплоемкость воды 4.18 Дж / г / ° C.

    Как и любая проблема в физике, решение начинается с определения известных величин и соотнесения их с символами, используемыми в соответствующем уравнении. В этой задаче мы знаем следующее:

    м = 450 г
    С = 4,18 Дж / г / ° C
    Т начальная = 15 ° С
    T окончательная = 85 ° C

    Мы хотим определить значение Q — количество тепла.Для этого мы использовали бы уравнение Q = m • C • ΔT. Буквы m и C известны; ΔT можно определить по начальной и конечной температуре.

    T = T окончательный — T начальный = 85 ° C — 15 ° C = 70 ° C

    Зная три из четырех величин соответствующего уравнения, мы можем подставить их и решить для Q.

    Q = m • C • ΔT = (450 г) • (4,18 Дж / г / ° C) • (70 ° C)
    Q = 131670 Дж
    Q = 1.3×10 5 J = 130 кДж (округлено до двух значащих цифр)

    Пример задачи 2
    Образец 12,9 грамма неизвестного металла при температуре 26,5 ° C помещают в чашку из пенополистирола, содержащую 50,0 граммов воды при температуре 88,6 ° C. Вода охлаждается, и металл нагревается, пока не будет достигнуто тепловое равновесие при 87,1 ° C. Предполагая, что все тепло, теряемое водой, передается металлу, а чашка идеально изолирована, определите удельную теплоемкость неизвестного металла.Удельная теплоемкость воды составляет 4,18 Дж / г / ° C.

    По сравнению с предыдущей проблемой это гораздо более сложная проблема. По сути, эта проблема похожа на две проблемы в одной. В основе стратегии решения проблем лежит признание того, что количество тепла, теряемого водой (Q вода ), равно количеству тепла, полученного металлом (Q металл ). Поскольку значения m, C и ΔT воды известны, можно вычислить Q water .Это значение воды Q равно значению металла Q . Как только значение металла Q известно, его можно использовать со значениями m и ΔT металла для расчета металла Q . Использование этой стратегии приводит к следующему решению:

    Часть 1: Определение потерь тепла водой

    Дано:

    м = 50,0 г
    С = 4,18 Дж / г / ° C
    Т начальная = 88,6 ° С
    Т финал = 87.1 ° С
    ΔT = -1,5 ° C (T конечный — T начальный )

    Решение для Q воды :

    Q вода = m • C • ΔT = (50,0 г) • (4,18 Дж / г / ° C) • (-1,5 ° C)
    Q вода = -313,5 Дж (без заземления)
    (Знак — означает, что вода теряет тепло)

    Часть 2: Определение стоимости металла C

    Дано:

    Q металл = 313.5 Дж (используйте знак +, так как металл нагревается)
    m = 12,9 г
    Т начальная = 26,5 ° С
    T окончательная = 87,1 ° C
    ΔT = (T конечный — T начальный )

    Решить для C металл :

    Переставьте Q металл = m металл • C металл • ΔT металл , чтобы получить металл C = Q металл / (м металл • ΔT металл )

    C металл = Q металл / (м металл • ΔT металл ) = (313.5 Дж) / [(12,9 г) • (60,6 ° C)]
    C металл = 0,40103 Дж / г / ° C
    C металл = 0,40 Дж / г / ° C (округлено до двух значащих цифр)

    Тепло и изменения состояния

    Приведенное выше обсуждение и соответствующее уравнение (Q = m • C • ∆T) связывает тепло, полученное или потерянное объектом, с результирующими изменениями температуры этого объекта. Как мы узнали, иногда тепло накапливается или теряется, но температура не меняется.Это тот случай, когда вещество претерпевает изменение состояния. Итак, теперь мы должны исследовать математику, связанную с изменениями состояния и количества тепла.

    Чтобы начать обсуждение, давайте рассмотрим различные изменения состояния, которые можно наблюдать для образца материи. В таблице ниже перечислены несколько изменений состояния и указаны имена, обычно связанные с каждым процессом.

    Процесс

    Изменение состояния

    Плавка

    от твердого до жидкого

    Замораживание

    От жидкости к твердому веществу

    Испарение

    От жидкости к газу

    Конденсация

    Газ — жидкость

    Сублимация

    Твердое тело в газ

    Депонирование

    Газ в твердое вещество

    В случае плавления, кипения и сублимации к образцу вещества должна быть добавлена ​​энергия, чтобы вызвать изменение состояния.Такие изменения состояния называют эндотермическими. Замораживание, конденсация и осаждение экзотермичны; энергия высвобождается образцом материи, когда происходят эти изменения состояния. Таким образом, можно заметить, что образец льда (твердая вода) тает, когда его помещают на горелку или рядом с ней. Тепло передается от горелки к образцу льда; энергия приобретается льдом, вызывая изменение состояния. Но сколько энергии потребуется, чтобы вызвать такое изменение состояния? Есть ли математическая формула, которая могла бы помочь в определении ответа на этот вопрос? Безусловно, есть.

    Количество энергии, необходимое для изменения состояния образца материи, зависит от трех вещей. Это зависит от того, что это за субстанция, от того, сколько субстанции претерпевает изменение состояния, и от того, какое изменение состояния происходит. Например, для плавления льда (твердая вода) требуется другое количество энергии, чем для плавления железа. И для таяния льда (твердая вода) требуется другое количество энергии, чем для испарения того же количества жидкой воды. И, наконец, для плавления 10 требуется другое количество энергии.0 граммов льда по сравнению с таянием 100,0 граммов льда. Вещество, процесс и количество вещества — это три переменные, которые влияют на количество энергии, необходимое для того, чтобы вызвать конкретное изменение состояния. Используйте виджет ниже, чтобы исследовать влияние вещества и процесса на изменение энергии. (Обратите внимание, что теплота плавления — это изменение энергии, связанное с изменением состояния твердое-жидкое.)

    Значения удельной теплоты плавления и удельной теплоты испарения указаны из расчета на количество .Например, удельная теплота плавления воды составляет 333 Дж / грамм. Чтобы растопить 1,0 грамм льда, требуется 333 Дж энергии. Чтобы растопить 10 граммов льда, требуется в 10 раз больше энергии — 3330 Дж. Такое рассуждение приводит к следующим формулам, связывающим количество тепла с массой вещества и теплотой плавления и испарения.

    Для плавления и замораживания: Q = m • ΔH сварка
    Для испарения и конденсации: Q = m • ΔH испарение

    , где Q представляет количество энергии, полученной или высвобожденной во время процесса, m представляет собой массу образца, ΔH плавление представляет собой удельную теплоту плавления (на грамм) и ΔH испарения представляет собой удельную теплоемкость испарение (из расчета на грамм).Подобно обсуждению Q = m • C • ΔT, значения Q могут быть как положительными, так и отрицательными. Значения Q положительны для процесса плавления и испарения; это согласуется с тем фактом, что образец вещества должен набирать энергию, чтобы плавиться или испаряться. Значения Q отрицательны для процесса замораживания и конденсации; это согласуется с тем фактом, что образец вещества должен терять энергию, чтобы замерзнуть или конденсироваться.

    В качестве иллюстрации того, как можно использовать эти уравнения, рассмотрим следующие два примера задач.

    Пример задачи 3
    Элиза кладет в свой напиток 48,2 грамма льда. Какое количество энергии будет поглощено льдом (и высвобождено напитком) в процессе таяния? Теплота плавления воды 333 Дж / г.

    Уравнение, связывающее массу (48,2 грамма), теплоту плавления (333 Дж / г) и количество энергии (Q): Q = m • ΔH fusion .Подстановка известных значений в уравнение приводит к ответу.

    Q = м • ΔH сварка = (48,2 г) • (333 Дж / г)
    Q = 16050,6 Дж
    Q = 1,61 x 10 4 Дж = 16,1 кДж (округлено до трех значащих цифр)

    Пример Задачи 3 включает в себя довольно простое вычисление типа plug-and-chug. Теперь мы попробуем Пример задачи 4, который потребует более глубокого анализа.

    Пример задачи 4
    Какое минимальное количество жидкой воды на 26.5 градусов, которые потребуются, чтобы полностью растопить 50,0 граммов льда? Удельная теплоемкость жидкой воды составляет 4,18 Дж / г / ° C, а удельная теплота плавления льда — 333 Дж / г.

    В этой задаче лед тает, а жидкая вода остывает. Энергия передается от жидкости к твердому телу. Чтобы растопить твердый лед, на каждый грамм льда необходимо передать 333 Дж энергии. Эта передача энергии от жидкой воды ко льду охлаждает жидкость.Но жидкость может охладиться только до 0 ° C — точки замерзания воды. При этой температуре жидкость начнет затвердевать (замерзнуть), а лед полностью не растает.

    Мы знаем следующее о льду и жидкой воде:

    Информация о льду:

    м = 50,0 г
    ΔH плавление = 333 Дж / г

    Информация о жидкой воде:

    С = 4.18 Дж / г / ° C
    Т начальная = 26,5 ° С
    T окончательная = 0,0 ° C
    ΔT = -26,5 ° C (T конечная — T начальная )

    Энергия, полученная льдом, равна энергии, потерянной из воды.

    Q лед = -Q жидкая вода

    Знак — указывает, что один объект получает энергию, а другой объект теряет энергию. Мы можем вычислить левую часть приведенного выше уравнения следующим образом:

    Q лед = m • ΔH плавление = (50.0 г) • (333 Дж / г)
    Q лед = 16650 Дж

    Теперь мы можем установить правую часть уравнения равной m • C • ΔT и начать подставлять известные значения C и ΔT, чтобы найти массу жидкой воды. Решение:

    16650 Дж = -Q жидкая вода
    16650 Дж = -м жидкая вода • C жидкая вода • ΔT жидкая вода
    16650 Дж = -м жидкая вода • (4.18 Дж / г / ° C) • (-26,5 ° C)
    16650 Дж = -м жидкая вода • (-110,77 Дж / ° C)
    м жидкая вода = — (16650 Дж) / (- 110,77 Дж / ° C)
    м жидкая вода = 150,311 г
    м жидкая вода = 1,50×10 2 г (округлено до трех значащих цифр)

    Еще раз о кривых нагрева и охлаждения

    На предыдущей странице Урока 2 обсуждалась кривая нагрева воды.Кривая нагрева показывала, как температура воды увеличивалась с течением времени по мере нагрева образца воды в твердом состоянии (т. Е. Льда). Мы узнали, что добавление тепла к образцу воды может вызвать либо изменение температуры, либо изменение состояния. При температуре плавления воды добавление тепла вызывает преобразование воды из твердого состояния в жидкое состояние. А при температуре кипения воды добавление тепла вызывает преобразование воды из жидкого состояния в газообразное.Эти изменения состояния произошли без каких-либо изменений температуры. Однако добавление тепла к образцу воды, не имеющей температуры фазового перехода, приведет к изменению температуры.

    Теперь мы можем подойти к теме кривых нагрева на более количественной основе. На диаграмме ниже представлена ​​кривая нагрева воды. На нанесенных линиях есть пять помеченных участков.

    Три диагональных участка представляют собой изменения температуры пробы воды в твердом состоянии (участок 1), жидком состоянии (участок 3) и газообразном состоянии (участок 5).Две горизонтальные секции представляют изменения в состоянии воды. На участке 2 проба воды тает; твердое вещество превращается в жидкость. В секции 4 образец воды подвергается кипению; жидкость превращается в газ. Количество тепла, передаваемого воде в секциях 1, 3 и 5, связано с массой образца и изменением температуры по формуле Q = m • C • ΔT. А количество тепла, переданного воде в секциях 2 и 4, связано с массой образца и теплотой плавления и испарения формулами Q = m • ΔH fusion (раздел 2) и Q = m • ΔH испарение (раздел 4).Итак, теперь мы попытаемся вычислить количество тепла, необходимое для перевода 50,0 граммов воды из твердого состояния при -20,0 ° C в газообразное состояние при 120,0 ° C. Для расчета потребуется пять шагов — по одному шагу для каждого раздела приведенного выше графика. Хотя удельная теплоемкость вещества зависит от температуры, в наших расчетах мы будем использовать следующие значения удельной теплоемкости:

    Твердая вода: C = 2,00 Дж / г / ° C
    Жидкая вода: C = 4,18 Дж / г / ° C
    Газообразная вода: C = 2.01 Дж / г / ° C

    Наконец, мы будем использовать ранее сообщенные значения ΔH fusion (333 Дж / г) и ΔH испарения (2,23 кДж / г).

    Раздел 1 : Изменение температуры твердой воды (льда) с -20,0 ° C до 0,0 ° C.

    Используйте Q 1 = m • C • ΔT

    , где m = 50,0 г, C = 2,00 Дж / г / ° C, T начальная = -200 ° C и T конечная = 0,0 ° C

    Q 1 = m • C • ΔT = (50.0 г) • (2,00 Дж / г / ° C) • (0,0 ° C — -20,0 ° C)
    Q 1 = 2,00 x10 3 Дж = 2,00 кДж

    Раздел 2 : Таяние льда при 0,0 ° C.

    Использовать Q 2 = m • ΔH сварка

    , где m = 50,0 г и ΔH плавление = 333 Дж / г

    Q 2 = м • ΔH плавление = (50,0 г) • (333 Дж / г)
    Q 2 = 1,665 x10 4 Дж = 16.65 кДж
    Q 2 = 16,7 кДж (округлено до 3 значащих цифр)

    Раздел 3 : Изменение температуры жидкой воды с 0,0 ° C на 100,0 ° C.

    Используйте Q 3 = m • C • ΔT

    , где m = 50,0 г, C = 4,18 Дж / г / ° C, T начальная = 0,0 ° C и T конечная = 100,0 ° C

    Q 3 = m • C • ΔT = (50,0 г) • (4,18 Дж / г / ° C) • (100,0 ° C — 0,0 ° C)
    Q 3 = 2.09 x10 4 Дж = 20,9 кДж

    Раздел 4 : Кипячение воды при 100,0 ° C.

    Использовать Q 4 = m • ΔH испарение

    , где m = 50,0 г и ΔH испарение = 2,23 кДж / г

    Q 4 = m • ΔH испарение = (50,0 г) • (2,23 кДж / г)
    Q 4 = 111,5 кДж
    Q 4 = 112 кДж (округлено до 3 значащих цифр)

    Раздел 5 : Изменение температуры жидкой воды со 100.От 0 ° C до 120,0 ° C.

    Используйте Q 5 = m • C • ΔT

    , где m = 50,0 г, C = 2,01 Дж / г / ° C, T начальная = 100,0 ° C и T конечная = 120,0 ° C

    Q 5 = m • C • ΔT = (50,0 г) • (2,01 Дж / г / ° C) • (120,0 ° C — 100,0 ° C)
    Q 5 = 2,01 x10 3 J = 2,01 кДж

    Общее количество тепла, необходимое для превращения твердой воды (льда) при -20 ° C в газообразную воду при 120 ° C, является суммой значений Q для каждого участка графика.То есть

    Q итого = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5

    Суммирование этих пяти значений Q и округление до нужного числа значащих цифр приводит к значению 154 кДж в качестве ответа на исходный вопрос.

    В приведенном выше примере есть несколько особенностей решения, над которыми стоит задуматься:

    • Первая: длинная задача была разделена на части, каждая из которых представляет собой одну из пяти частей графика.Поскольку было вычислено пять значений Q, они были обозначены как Q 1 , Q 2 и т. Д. Этот уровень организации требуется в многоступенчатой ​​задаче, такой как эта.
    • Секунда: внимание было уделено знаку +/- на ΔT. Изменение температуры (или любой величины) всегда рассчитывается как конечное значение величины за вычетом начального значения этой величины.
    • Третий: На протяжении всей задачи внимание уделялось подразделениям.Единицы Q будут либо в Джоулях, либо в килоджоулях, в зависимости от того, какие количества умножаются. Отсутствие внимания к устройствам — частая причина сбоев в подобных проблемах.
    • Четвертый: На протяжении всей задачи внимание уделялось значащим цифрам. Хотя это никогда не должно становиться основным акцентом какой-либо проблемы в физике, это, безусловно, деталь, на которую стоит обратить внимание.

    Здесь, на этой странице, мы узнали, как рассчитать количество тепла, задействованного в любом процессе нагрева / охлаждения и в любом процессе изменения состояния.Это понимание будет иметь решающее значение, когда мы перейдем к следующей странице Урока 2, посвященной калориметрии. Калориметрия — это наука, связанная с определением изменений энергии системы путем измерения теплообмена с окружающей средой.

    Проверьте свое понимание

    1. Вода имеет необычно высокую удельную теплоемкость. Какое из следующих утверждений логически следует из этого факта?

    а.По сравнению с другими веществами горячая вода вызывает сильные ожоги, потому что она хорошо проводит тепло.
    б. По сравнению с другими веществами вода при нагревании быстро нагревается до высоких температур.
    c. По сравнению с другими веществами, образец воды требует значительного количества тепла, чтобы немного изменить ее температуру.

    2. Объясните, почему в больших водоемах, таких как озеро Мичиган, в начале июля может быть довольно прохладно, несмотря на то, что температура наружного воздуха около или выше 90 ° F (32 ° C).

    3. В таблице ниже описан термический процесс для различных объектов (выделен красным жирным шрифтом). Для каждого описания укажите, набирается или теряется тепло объектом, является ли процесс эндотермическим или экзотермическим, и является ли Q для указанного объекта положительным или отрицательным значением.

    Процесс

    Получено или потеряно тепло?

    Эндо- или экзотермический?

    Вопрос: + или -?

    а.

    Кубик льда помещают в стакан с лимонадом комнатной температуры, чтобы охладить напиток.

    г.

    Холодный стакан лимонада стоит на столе для пикника под жарким полуденным солнцем и нагревается до 32 ° F.

    г.

    Конфорки на электроплите выключаются и постепенно остывают до комнатной температуры.

    г.

    Учитель вынимает из термоса большой кусок сухого льда и опускает его в воду. Сухой лед возгоняется, образуя газообразный диоксид углерода.

    e.

    Водяной пар в увлажненном воздухе ударяется о окно и превращается в каплю росы (каплю жидкой воды).

    4. Образец металлического цинка массой 11,98 грамма помещают в баню с горячей водой и нагревают до 78,4 ° C. Затем его удаляют и помещают в чашку из пенополистирола, содержащую 50,0 мл воды комнатной температуры (T = 27,0 ° C; плотность = 1,00 г / мл). Вода прогревается до температуры 28.1 ° С. Определите удельную теплоемкость цинка.

    5. Джейк достает из туалета банку с газировкой и выливает ее в чашку со льдом. Определите количество тепла, теряемого содой комнатной температуры при плавлении 61,9 г льда (ΔH fusion = 333 Дж / г).

    6. Теплота сублимации (ΔH сублимация ) сухого льда (твердый диоксид углерода) составляет 570 Дж / г. Определите количество тепла, необходимое для превращения 5,0-фунтового мешка сухого льда в газообразный диоксид углерода.(Дано: 1,00 кг = 2,20 фунта)

    7. Определите количество тепла, необходимое для повышения температуры 3,82-граммового образца твердого пара-дихлорбензола с 24 ° C до жидкого состояния при 75 ° C. Пара-дихлорбензол имеет температуру плавления 54 ° C, теплоту плавления 124 Дж / г и удельную теплоемкость 1,01 Дж / г / ° C (твердое состояние) и 1,19 Дж / г / ° C (жидкое состояние).

    Конечная температура после смешивания двух количеств воды

    Конечная температура после смешивания двух количеств воды

    Каковы конечные результаты температуры при смешивании двух образцов воды?

    Перейти к смешиванию двух количеств воды: задачи 1-10

    Перейти к расчету конечной температуры при смешивании воды и куска металла

    Рабочий лист № 2

    Назад в меню термохимии


    Пример # 1: Определите конечную температуру, когда 32.2 г воды при 14,9 ° C смешиваются с 32,2 г воды при 46,8 ° C.

    Это задача 8a из рабочего листа №2.

    Сначала обсуждение, затем решение. Простите меня, если пункты кажутся очевидными:

    1) Более холодная вода нагреется (в нее «перетекает» тепловая энергия). Более теплая вода остывает (из нее «течет» тепловая энергия).
    2) Вся смесь будет наматываться при температуре ТАКОЙ ЖЕ . Это очень и очень важно.
    3) Энергия, которая «вытекла» (из более теплой воды) равна энергии, которая «втекала» (в более холодную воду).

    Проблема этого типа становится немного сложнее, если речь идет о смене фазы.В этом примере нет изменения фазы. Это означает, что будет задействовано только уравнение теплоемкости.

    Ключевой элемент решения номер один: Мы начинаем с определения конечной конечной температуры «x». Имейте в виду, что ОБЕ пробы воды будут иметь температуру, которую мы называем «х». Также убедитесь, что вы понимаете, что используемый нами символ «x» ЯВЛЯЕТСЯ НЕ Δt, а температурой FINAL . Это то, что мы решаем.

    Более теплая вода опускается с до 46.8 к x, поэтому это означает, что его Δt равно 46,8 — x. Более холодная вода нагревается, поэтому ее Δt равно x — 14,9.

    Этот последний абзац может немного сбивать с толку, поэтому давайте сравним его с числовой строкой:

    Для вычисления абсолютного расстояния это большее значение минус меньшее, поэтому от 46,8 до x равно 46,8 — x, а расстояние от x до 14,9 равно x — 14,9.

    Эти два расстояния на числовой прямой представляют два наших значения Δt:

    а) Δt более теплой воды 46.8 минус х

    б) Δt более холодной воды x минус 14,9

    Ключевое решение номер два: количество энергии, выходящей из теплой воды, равно количеству энергии, уходящей в холодную воду. Это означает:

    q потеря = q прирост

    Однако:

    q = (масса) (Δt) (C p )

    Итак:

    (масса) (Δt) (C p ) = (масса) (Δt) (C p )

    С q потеряно с левой стороны и q с усилением с правой стороны.

    Подставляя значения в вышеприведенное, мы получаем:

    (32,2) (46,8 — x) (4,184) = (32,2) (x — 14,9) (4,184)

    Решить относительно x


    Пример 2: Определите конечную температуру, когда 45,0 г воды при 20,0 ° C смешиваются с 22,3 г воды при 85,0 ° C.

    Решение:

    Мы начинаем с того, что называем конечную конечную температуру «х». Имейте в виду, что ОБЕ пробы воды будут иметь температуру, которую мы называем «х».Кроме того, убедитесь, что вы понимаете, что используемый нами символ «x» ЯВЛЯЕТСЯ НЕ Δt, а температурой FINAL . Это то, что мы решаем.

    Более теплая вода опускается с 85,0 до x, это означает, что ее Δt равно 85,0 минус x. Температура более холодной воды повышается (с 20,0 до конечной температуры), поэтому ее Δt равно x минус 14,9.

    Этот последний абзац может немного сбивать с толку, поэтому давайте сравним его с числовой строкой:

    Чтобы вычислить абсолютное расстояние, это большее значение минус меньшее значение, поэтому 85.От 0 до x составляет 85,0 — x, а расстояние от x (большее значение) до 20,0 (меньшее значение) составляет x — 20,0.

    Количество энергии, выходящей из теплой воды, равно количеству энергии, уходящей в холодную воду. Это означает:

    q потеря = q прирост

    Итак, подстановкой мы получаем:

    (22,3) (85,0 — x) (4,184) = (45,0) (x — 20,0) (4,184)

    Решить относительно x


    Пример 3: Определите конечную температуру при 30.0 г воды при 8,00 ° C смешивается с 60,0 г воды при 28,2 ° C.

    Решение:

    (60,0) (28,2 — x) (4,184) = (30,0) (x — 8,00) (4,184)


    Пример № 4: Образец метанола массой 29,5 г при 208,9 К смешивают с 54,3 г метанола при 302,3 К. Рассчитайте конечную температуру смеси, предполагая, что тепло не теряется в контейнерах и окружающей среде. Удельная теплоемкость метанола составляет 2,53 Дж / г ¯ 1 К ¯ 1

    Решение:

    Пусть конечная температура будет ‘x.Таким образом, Δt для более теплого метанола будет «302,3 — x», а для более холодного метанола — «x — 208,9». Помните, что «x» — это конечная температура, она ниже, чем у более теплого метанола, и выше, чем у более холодного метанола.

    Помните:

    (1) (масса) (Δt) (C p ) = (масса) (Δt) (C p )

    (2) q потеряно слева; q усиление справа.

    Подставляя и решая, получаем:

    (29,5) (х — 208.9) (2,53) = (54,3) (302,3 — х) (2,53)

    29,5x — 6162,55 = 16414,89 — 54,3x

    83,8x = 22577,44

    x = 269,4 К

    В случае, если вы не уверены, что случилось с 2,53, я сначала просто разделил обе стороны на 2,53.


    Пример № 5: Лист никеля весом 10,0 г и при температуре 18,0 ° C помещают плашмя на лист железа весом 20,0 г и при температуре 55,6 ° C. Какова конечная температура соединенных металлов? Предположим, что в окружающую среду не теряется тепло.

    Решение:

    Эта задача требует от нас определения теплоемкости никеля и железа. Для этого мы воспользуемся этим сайтом. Приведены значения соответственно 0,54 Дж ¯ 1 ° C ¯ 1 и 0,46 Дж ¯ 1 ° C ¯ 1

    Обратите внимание, что единицы измерения на месте — кДж кг ¯ 1 K ¯ 1 . Кроме того, обратите внимание, что я написал J g ¯ 1 ° C ¯ 1 . Также обратите внимание, что нет числовой разницы при использовании любой единицы удельной теплоемкости (единицы кДж или единицы Дж).Другими словами:

    один кДж кг ¯ 1 K ¯ 1 = один Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1

    Левый блок одобрен ИЮПАК; тот, который находится справа, наиболее часто используется.

    К решению:

    q потеря = q прирост

    Следовательно:

    (20,0) (55,6 — x) (0,46) = (10,0) (x — 18,0) (0,54)

    9,2 (55,6 — х) = 5,4 (х — 18)

    511,52 — 9,2x = 5,4x — 97.2

    14,6x = 608,72

    x = 41,7 ° С


    Пример № 6: 10,0 г пара при 100 ° C смешивают с 50,0 г льда. Какова конечная температура 60,0 г жидкой воды?

    Решение:

    1) Прежде чем приступить к цифрам, подумайте, что происходит:

    Энергия высвобождается, когда:

    пар конденсируется

    горячая вода остывает

    Энергия поглощается, когда:

    лед тает

    подогревается холодная вода

    Эти два количества энергии равны друг другу:

    (конденсируется пар) + (горячая вода остывает) = (лед тает) + (холодная вода нагревается)

    С каждой из этих четырех частей будет связано вычисление.

    2) Вот они:

    пар конденсируется (10,0 г) (2259 Дж / г)

    горячая вода остывает (10,0 г) (100 — x) (4,184 Дж / г ° C)

    лед тает (50,0 г) (334 Дж / г)

    холодная вода нагревается (50,0 г) (x — 0) (4,184 Дж / г ° C)

    3) Решаемая установка:

    [(10,0 г) (2259 Дж / г)] + [(10.0 г) (100 — x) (4,184 Дж / г ° C)] = [(50,0 г) (334 Дж / г)] + [(50,0 г) (x — 0) (4,184 Дж / г ° C)]

    22590 + 4184 — 41,84x = 16700 + 209,2x

    251,04x = 10074

    x = 40,1 ° C


    Пример № 7: Сколько граммов льда при -17,0 ° C нужно добавить к 741 грамму воды, которая изначально имеет температуру 70,0 ° C, чтобы получить воду с конечной температурой 12,0 ° C?

    Предположим, что в окружающую среду не теряется тепло и что емкость имеет незначительную массу.Удельная теплоемкость жидкой воды составляет 4184 Дж / кг ° C, а льда — 2000 Дж / кг ° C. Для воды нормальная температура плавления составляет 0,0 ° C, а теплота плавления составляет 334 x 10 3 Дж / кг.

    Решение:

    1) Сколько энергии теряет 70,0 ° C при охлаждении до 12,0 ° C?

    q = (4184 Дж / кг ° C) (0,741 кг) (58,0 ° C)

    q = 173619,264 Дж

    2) Лед, поглощающий энергию, будет делать три вещи:

    (а) прогрев от −17 до 0

    (б) расплав

    (в) разогреть (в виде жидкости) от 0 до 12

    3) С каждым из этих трех изменений связан расчет:

    (а) q = (x) (17.0 ° C) (2000 Дж / кг ° C)

    (б) q = (334 x 10 3 Дж / кг) (x)

    (c) q = (x) (12,0 ° C) (4184. Дж / кг ° C)

    4) Сумма этих трех вычислений составляет 173619,264 Дж:

    173619,264 Дж = [(x) (17,0 ° C) (2000. Дж / кг ° C)] + [334 x 10 3 Дж / кг) (x)] + [(x) (12,0 ° C) (4184. Дж / кг ° C)]

    173619,264 Дж = [(34000 Дж / кг) (x)] + [(334000 Дж / кг) (x)] + [(50208 Дж / кг) (x)]

    (418208 Дж / кг) (x) = 173619,264 Дж

    x = 173619,264 Дж / (418208 Дж / кг)

    х = 0.415 кг = 415 г


    Пример № 8: Предположим, что 45,0 граммов воды при 85,0 ° C добавлено к 105,0 граммам льда при 0,0 ° C. Молярная теплота плавления воды составляет 6,02 кДж / моль, а удельная теплоемкость воды составляет 4,184 Дж / г ¯ 1 ° C ¯ 1 . На основании этих данных:

    (а) Какая будет конечная температура смеси?

    (б) Сколько граммов льда растает?

    Решение:

    1) Определите, сколько энергии теряет 45.0 граммов воды при охлаждении до нуля по Цельсию:

    q = (45,0 г) (85,0 ° C) (4,184 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1 )

    q = 16003,8 Дж

    2) Определите энергию, необходимую для растопления всех 105,0 граммов льда:

    q = (105,0 г / 18,015 г / моль) (6020 Дж / моль)

    q = 35087,43 Дж

    3) Теплая вода не дает достаточно энергии, чтобы растопить весь лед. Определим, сколько льда растает к 16003,8 Дж:

    16003.8 Дж = (x / 18,015 г / моль) (6020 Дж / моль)

    х = 47,9 г

    4) Поскольку лед остается в контакте с жидкой водой, конечная температура смеси будет равна нулю градусов Цельсия.


    Пример № 9: Предположим, что 145,0 граммов воды при 85,0 ° C добавлено к 105,0 граммам льда при 0,0 ° C. Молярная теплота плавления воды составляет 6,02 кДж / моль, а удельная теплоемкость воды составляет 4,184 Дж / г ¯ 1 ° C ¯ 1 . На основании этих данных:

    (а) Какая будет конечная температура смеси?

    (б) Сколько граммов льда растает?

    Решение:

    1) Определите, сколько энергии теряет 145.0 граммов воды при охлаждении до нуля по Цельсию:

    q = (145,0 г) (85,0 ° C) (4,184 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1 )

    q = 51567,8 Дж

    2) Определите энергию, необходимую для растопления всех 105,0 граммов льда:

    q = (105,0 г / 18,015 г / моль) (6020 Дж / моль)

    q = 35087,43 Дж

    3) Теплая вода дает более чем достаточно энергии, чтобы растопить весь лед (есть ответ на часть b). Сколько энергии осталось:

    51567.8 Дж — 35087,43 Дж = 16480,37 Дж

    4) Теперь у нас есть 250,0 г (от 145,0 + 105,0) жидкой воды при нуле Цельсия, и мы собираемся добавить 16480,37 Дж. Какая температура получается?

    16480,37 Дж = (250,0 г) (Δt) (4,184 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1 )

    Δt = 15,8 ° C (до трех сигнатур)

    Так как вода начиналась с нуля, 15,8 ° C — это температура всего количества воды в конце. Это ответ на часть а.

    5) Эту проблему также можно решить с помощью одного большого уравнения:

    тепло, используемое для таяния льда + тепло, используемое для повышения температуры = тепло, теряемое теплой водой

    [(105.0 г / 18,015 г / моль) (6020 Дж / моль)] + [(105,0 г) (x — 0 ° C) (4,184 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1 )] = [(145,0 г) (85,0 ° C — x) (4,184 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1 )]

    35087,43 Дж + [(439,32 Дж ° C ¯ 1 ) (x)] = [(606,68 Дж ° C ¯ 1 ) (85,0 ° C — x)]

    35087,43 Дж + [(439,32 Дж ° C ¯ 1 ) (x)] = 51567,8 Дж — [(606,68 Дж ° C ¯ 1 ) (x)]

    (1046 Дж ° C ¯ 1 ) (x) = 16480,37 Дж

    x = 15,8 ° C


    Пример 10: 40.0 граммов льда при -11,0 ° C помещают в 295 г воды при 25,0 ° C. Предполагая, что энергия не передается в окружающую среду или из нее, рассчитайте конечную температуру воды после таяния всего льда.

    Теплоемкость H 2 O (s) = 37,3 Дж / (моль K)

    Теплоемкость H 2 O (ℓ) = 75,3 Дж / (моль K)

    Энтальпия плавления H 2 O (s) = 6,02 кДж / моль

    Решение:

    1) Вот что делает лед:

    (а) нагревается от −11 до нуля (37.3 Дж / (моль К) здесь участвует)

    (b) он плавится, оставаясь на нуле (здесь задействовано 6,02 кДж / моль)

    (c) он нагревается от нуля до некоторой неизвестной температуры (здесь задействовано 75,3 Дж / (моль К))

    2) Настройки для трех вышеперечисленных:

    q a = (40 г / 18,0 г / моль) (11 ° C) (37,3 Дж / (моль K)) = 911,78 Дж

    q b = (40 г / 18,0 г / моль) (6,02 кДж / моль) = 13,378 кДж = 13378 Дж

    q c = (40 г / 18,0 г / моль) (x) (75,3 Дж / (моль K)

    3) 295 г воды остынут с 25 до конечной температуры, которая является неизвестным «х».

    q d = (295 г / 18.0 г / моль) (25 — x) (75,3 Дж / (моль K)

    4) Установите q a + q b + q c равным q d и решите относительно x:

    911,78 J + 13378 J + (40 г / 18,0 г / моль) (x) (75,3 Дж / (моль K) = (295 г / 18,0 г / моль) (25 — x) (75,3 Дж / (моль K) )

    14289,78 + 167,33x = 30852,08 — 1234,08x

    1401,41x = 16562,3

    x = 11,8 ° С

    5) Видите, что на 11 ° C выше? Он отменяется со всеми значениями K. Это потому, что это разница в одиннадцать градусов, а величина в один градус Цельсия равна величине в один градус Кельвина.Не добавляйте 273 ко всем различным K в задаче.


    Дополнительный пример № 1: 100,0 мл воды первоначально имели температуру 60,1 ° C. После добавления льда конечная температура составляла 1,9 ° C, а конечный объем 171,0 мл. Рассчитайте молярную энтальпию плавления льда.

    Решение:

    1) Теплая вода потеряла немного энергии. Давайте посчитаем эту сумму:

    q = (100 г) (58,2 ° C) (4,184 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1 )

    q = 24350.88 Дж

    2) Эта энергия сделала две вещи:

    1) растопил 70 г льда

    2) поднял 70 г жидкой воды с 0 до 1,9

    3) Я собираюсь подсчитать, сколько энергии задействовано во втором:

    q = (71 г) (1,9 ° C) (4,184 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1 )

    q = 564,4216 Дж

    4) Эта энергия не растопила лед, поэтому давайте избавимся от нее:

    24350,88 — 564,4216 = 23786,4584 Дж

    5) Теперь для молярной энтальпии:

    23.7864584 кДж / (71 г / 18,015 г / моль) = 6,04 кДж / моль (для трех сигнатур)


    Дополнительный пример № 2: 50,0 г метанола (CH 3 OH) при 42,0 ° C смешивают с 375 г воды при 10,0 ° C. Какова конечная температура смеси?

    Решение:

    1) Мы смотрим на точку кипения метанола и находим, что она равна 64,7 ° C. Поскольку и метанол, и вода остаются жидкостями, в расчетах будет учитываться только удельная теплоемкость жидкости:

    метанол —> 79.9 Дж / (моль К)

    вода —> 4,184 Дж / (г · К)

    Обратите внимание, что я намеренно указал удельную температуру в разных единицах измерения.

    2) Единицы измерения для всех значений ДОЛЖНЫ быть одинаковыми. Поменяю воду:

    4,184 Дж 18,015 г
    ––––––– х ––––––– = 75,37476 Дж / (моль К)

    г К моль

    3) Тепло, теряемое более теплым метанолом, полностью идет на нагрев более холодной воды без потерь для окружающей среды:

    q метанол = q вода

    (моль) (темп.изменение) (удельная теплоемкость) = (моль) (изменение температуры) (удельная теплоемкость)

    (50,0 г / 32,04 г / моль) (42,0 — x) (79,9 Дж / (моль K)) = (375 г / 18,015 г / моль) (x — 10) (75,37476 Дж / (моль K))

    5236,89369 — 124,687945x = 1569x — 1569

    20926,89369 = 1693,687945x

    x = 12,4 ° C

    4) Предположим, я изменил значение метанола:

    79,9 Дж 1 моль
    ––––––– х ––––––– = 2.49376 Дж / (г · К)

    моль К 32,04 г

    5) И решаем:

    (масса) (изменение температуры) (удельная теплоемкость) = (масса) (изменение температуры) (удельная теплоемкость)

    (50,0 г) (42,0 — x) (2,49376 Дж / (г K)) = (375 г) (x — 10) (4,184 Дж / (г K))

    5236,896 — 124,688x = 1569x — 15690

    Это тот же результат, что и на шаге 3 выше.

    6) В приведенных выше расчетах единицами измерения температуры являются градусы Цельсия, в то время как градусы Кельвина участвуют в теплоемкости.Эти единицы будут отменены, потому что это изменения температуры, а не измерения заданной температуры.

    Конечным результатом является то, что вы получите значение Кельвина, соответствующее 12,4 ° C, если выполните расчет с помощью Кельвина:

    (50,0 г) (315 — x) (2,49376 Дж / (г K)) = (375 г) (x — 283) (4,184 Дж / (г K))

    39276,72 — 124,688x = 1569x — 444027

    483303,72 = 1693,688x

    х = 285,3558 К

    Что составляет 12,4 ° C при изменении на градусы Цельсия и округлении.


    Перейти к смешиванию двух количеств воды: задачи 1-10

    Перейти к расчету конечной температуры при смешивании воды и куска металла

    Назад в меню термохимии

    Рабочий лист № 2

    Как рассчитать константу калориметра

    Как рассчитать константу калориметра

    Как рассчитать постоянную калориметра

    Назад в меню термохимии


    Сделайте две письменные задачи

    Сделайте два видео рядом

    Сделайте еще две задачи

    Пример 1: Когда 40.0 мл воды при 60,0 ° C добавляют к 40,0 мл воды при 25,0 ° C уже в калориметре, температура повышается на 15,0 ° C. Что такое постоянная калориметра?

    Решение:

    Нам нужно найти разницу между теплотой, потерянной горячей водой, когда она упала с 60,0 до 40,0, и теплом, полученным холодной водой, когда она нагрелась до 40,0 с 25,0. Обратите внимание, что значения в задаче указаны в мл, а значения в решении — в граммах. Объем (мл) преобразуется в массу (граммы) с использованием плотности воды (1.00 г / мл).

    1) Потеря горячей воды:

    q = m Δt C p

    q = (40,0 г) (20,0 ° C) (4,184 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1 )

    q = 3347,2 Дж

    2) Холодная вода попала:

    q = m Δt C p

    q = (40,0 г) (15,0 ° C) (4,184 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1 )

    q = 2510,4 Дж

    3) Остальное досталось калориметру:

    3347,2 — 2510,4 = 836,8 Дж

    4) Найдите теплоемкость калориметра:

    836.8 Дж / 15,0 ° C = 55,8 Дж / ° C


    Пример № 2: Рассчитать константу калориметра, если 25,0 г воды при 60,0 ° C было добавлено к 25,0 г воды при 25,0 ° C с полученной температурой 35,0 ° C?

    Решение:

    Если бы константа была равна нулю, конечная температура воды составила бы 42,5 ° C. Итак, количество тепла, которое калориметр использует для нагрева от 25 до 35, составляет:

    (25,0) (4,184) (7,5) = 784,5 Дж.

    Поскольку константа равна Джоулям на градус, она равна

    784.5 Дж / 10,0 ° C = 78,4 Дж / ° C (для трех сигнатур).


    Определение постоянной калориметра I

    Определение постоянной калориметра II


    Пример № 3: Калориметр должен быть откалиброван: 72,55 г воды при 71,6 ° C добавляют в калориметр, содержащий 58,85 г воды при 22,4 ° C. После перемешивания и ожидания, пока система уравновесится, конечная температура достигла 47 ° С.3 ° С. Рассчитайте теплоемкость калориметра. (Удельная теплоемкость воды 4,184 Дж · г ¯ 1 ° C ¯ 1 ).

    Решение:

    1) Потери энергии в горячей воде:

    q = м C p ΔT

    q = (72,55 г) (4,184 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1 ) (24,3 ° C)

    q = 7376,24 Дж

    2) Энергия, получаемая от холодной воды:

    q = м C p ΔT

    q = (58,85 г) (4.184 Дж ¯ 1 ° C ¯ 1 ) (24,9 ° C)

    q = 5818,54 Дж

    3) Остальное досталось калориметру:

    7376,24 — 5818,54 = 1557,7 Дж

    4) Теплоемкость калориметра:

    1557,7 Дж / 24,9 ° C = 62,6 Дж / ° C


    Пример № 4: Учащийся хочет определить теплоемкость калориметра кофейной чашки. После смешивания 100,0 г воды при 58,5 ° C со 100,0 г воды уже в калориметре при 22 ° С.8 ° C, конечная температура воды 39,7 ° C. Рассчитайте теплоемкость калориметра в Дж / ° C. (Используйте 4,184 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1 как удельную теплоемкость воды.)

    Решение:

    1) Тепло от теплой воды:

    q = (100,0 г) (18,8 ° C) (4,184 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1 ) = 7865,92 Дж

    2) Тепло, поглощаемое водой в калориметре:

    q = (100,0 г) (16,9 ° C) (4,184 Дж / г ° C) = 7070,96 Дж

    3) Калориметр поглотил разницу:

    7865.92 — 7070,96 = 794,96 Дж

    4) Константа калориметра:

    794,96 Дж / 16,9 ° C = 47,0 Дж / ° C


    Вернуться в меню термохимии

    Калькулятор удельной теплоемкости

    Этот калькулятор удельной теплоемкости представляет собой инструмент, который определяет теплоемкость нагретого или охлажденного образца. Удельная теплоемкость — это количество тепловой энергии, которое необходимо подать на образец весом 1 кг, чтобы повысить его температуру на 1 К . Прочтите, чтобы узнать, как правильно применить формулу теплоемкости для получения достоверного результата.

    Как рассчитать удельную теплоемкость

    1. Определите, хотите ли вы нагреть образец (дать ему немного тепловой энергии) или охладить (отобрать немного тепловой энергии).
    2. Укажите количество поставленной энергии как положительное значение. Если вы хотите охладить образец, введите вычтенную энергию как отрицательное значение. Например, предположим, что мы хотим уменьшить тепловую энергию образца на 63 000 Дж. Тогда Q = -63 000 Дж .
    3. Определите разницу температур между начальным и конечным состоянием образца и введите ее в калькулятор теплоемкости.Если образец остынет, разница будет отрицательной, а если нагретой — положительной. Допустим, мы хотим охладить образец на 3 градуса. Тогда ΔT = -3 K . Вы также можете перейти в расширенный режим , чтобы ввести начальное и конечное значения температуры вручную.
    4. Определите массу образца. Примем м = 5 кг .
    5. Рассчитайте удельную теплоемкость как c = Q / (мΔT) . В нашем примере это будет равно c = -63000 Дж / (5 кг * -3 K) = 4200 Дж / (кг · K) .Это типичная теплоемкость воды.

    Если у вас возникли проблемы с единицами измерения, воспользуйтесь нашими калькуляторами преобразования температуры или веса.

    Формула теплоемкости

    Формула для определения теплоемкости выглядит так:

    c = Q / (мΔT)

    Q — количество подводимого или отведенного тепла (в джоулях), м — масса образца, а ΔT — разница между начальной и конечной температурами.Теплоемкость измеряется в Дж / (кг · К).

    Типовые значения удельной теплоемкости

    Вам не нужно использовать калькулятор теплоемкости для большинства обычных веществ. Ниже приведены значения удельной теплоемкости некоторых из самых популярных.

    • лед: 2100 Дж / (кг · К)
    • вода: 4200 Дж / (кг · К)
    • водяной пар: 2,000 Дж / (кг · К)
    • базальт: 840 Дж / (кг · К)
    • гранит: 790 Дж / (кг · К)
    • алюминий: 890 Дж / (кг · К)
    • железо: 450 Дж / (кг · К)
    • медь: 380 Дж / (кг · К)
    • свинец: 130 Дж / (кг · К)

    Имея эту информацию, вы также можете рассчитать, сколько энергии вам нужно подать на образец, чтобы увеличить или уменьшить его температуру.Например, вы можете проверить, сколько тепла вам нужно, чтобы довести до кипения воду, чтобы приготовить макароны.

    Хотите знать, что на самом деле означает результат? Воспользуйтесь нашим калькулятором потенциальной энергии, чтобы проверить, насколько высоко вы поднимете образец с таким количеством энергии. Или проверьте, насколько быстро может двигаться образец, с помощью этого калькулятора кинетической энергии.

    Что такое удельная теплоемкость при постоянном объеме?

    Удельная теплоемкость — это количество тепла или энергии, необходимое для изменения одной единицы массы вещества постоянного объема на 1 ° C .Формула: Cv = Q / (ΔT ⨉ m) .

    Какова формула удельной теплоемкости?

    Формула для удельной теплоемкости, C , вещества с массой м , равна C = Q / (м ⨉ ΔT) . Где Q — добавленная энергия, а ΔT — изменение температуры. Удельная теплоемкость во время различных процессов, таких как постоянный объем Cv и постоянное давление Cp , связаны друг с другом отношением удельной теплоемкости ɣ = Cp / Cv или газовой постоянной R = Cp - CV .

    В каких единицах указывается удельная теплоемкость?

    Удельная теплоемкость измеряется в Дж / кг K или Дж / кг C , поскольку это тепло или энергия, необходимая во время процесса постоянного объема для изменения температуры вещества единицы массы на 1 ° C или 1 ° K. .

    Какое значение удельной теплоемкости воды?

    Удельная теплоемкость воды составляет 4179 Дж / кг K , количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1 градус Кельвина.

    В каких британских единицах измерения удельной теплоемкости?

    Удельная теплоемкость измеряется в БТЕ / фунт ° F в британских единицах и в Дж / кг K в единицах СИ.

    Какое значение удельной теплоемкости меди?

    Удельная теплоемкость меди составляет 385 Дж / кг K . Вы можете использовать это значение для оценки энергии, необходимой для нагрева 100 г меди на 5 ° C, то есть Q = m x Cp x ΔT = 0,1 * 385 * 5 = 192,5 Дж.

    Какое значение удельной теплоемкости алюминия?

    Удельная теплоемкость алюминия составляет 897 Дж / кг K .Это значение почти в 2,3 раза больше теплоемкости меди. Вы можете использовать это значение для оценки энергии, необходимой для нагрева 500 г алюминия на 5 ° C, то есть Q = m x Cp x ΔT = 0,5 * 897 * 5 = 2242,5 Дж.

    Плотность, удельный вес и коэффициент теплового расширения

    Плотность — это отношение массы к объему вещества:

    ρ = м / В [1]

    , где
    ρ = плотность, обычно единицы [ г / см 3 ] или [фунт / фут 3 ]
    м = масса, обычно единицы [г] или [фунт]
    V = объем, обычно единицы [см 3 ] или [фут 3 ]

    Чистая вода имеет максимальную плотность 1000 кг / м 3 или 1.940 снарядов / фут 3 при температуре 4 ° C (= 39,2 ° F).

    Удельный вес отношение веса к объему вещества:

    γ = (м * г) / V = ​​ρ * г [2]

    где
    γ = удельный вес, ед. обычно [Н / м 3 ] или [фунт-сила / фут 3 ]
    м = масса, обычно единицы [г] или [фунт]
    г = ускорение свободного падения, обычно единицы [м / с 2 ] а значение на Земле обычно дается как 9.80665 м / с 2 или 32,17405 фут / с 2
    V = объем, типичные единицы [см 3 ] или [фут 3 ]
    ρ = плотность, типичные единицы [г / см 3 ] или [фунт / фут 3 ]

    Пример 1: Удельный вес воды
    В системе SI удельный вес воды при 4 ° C будет:

    γ = 1000 [кг / м3] * 9.807 [ м / с2] = 9807 [кг / (м2 с2)] = 9807 [Н / м3] = 9,807 [кН / м3]

    В британской системе единицей измерения массы является снаряд [sl] , и она получается из фунт-сила, определив его как масса, которая будет ускоряться со скоростью 1 фут в секунду в квадрате, когда на нее действует сила в 1 фунт :

    1 [фунт f ] = 1 [сл] * 1 [фут / s2] и 1 [sl] = 1 [фунт f ] / 1 [фут / с2]

    Плотность воды равна 1.940 сл / фут 3 при 39 ° F (4 ° C), а удельный вес в британских единицах измерения составляет

    γ = 1,940 [сл / фут3] * 32,174 [фут / с2] = 1,940 [фунт f ] / ([фут / с2] * [фут3]) * 32,174 [фут / с2] = 62,4 [фунт f / фут3]

    Подробнее о разнице между массой и весом

    Онлайн-калькулятор плотности воды

    Калькулятор ниже можно использовать для расчета плотности жидкой воды при заданных температурах.
    Плотность на выходе указана в г / см 3 , кг / м 3 , фунт / фут 3 , фунт / галлон (жидкий раствор США) и сл / фут 3 .

    Примечание! Температура должна быть в пределах 0–370 ° C, 32–700 ° F, 273–645 K и 492–1160 ° R, чтобы получить допустимые значения.

    Плотность воды зависит от температуры и давления, как показано ниже:

    Термодинамические свойства при стандартных условиях см. В разделе «Вода и тяжелая вода».
    См. Также другие свойства Вода при изменении температуры и давления : Точки кипения при высоком давлении, Точки кипения при вакуумном давлении, Динамическая и кинематическая вязкость, Энтальпия и энтропия, Теплота испарения, Константа ионизации, pK w , нормальной и тяжелой воды, температуры плавления при высоком давлении, число Прандтля, свойства в условиях равновесия газ-жидкость, давление насыщения, удельный вес, удельная теплоемкость (теплоемкость), удельный объем, теплопроводность, температуропроводность и давление пара в газе -жидкое равновесие.
    Для других веществ см. Плотность и удельный вес ацетона, воздуха, аммиака, аргона, бензола, бутана, диоксида углерода, монооксида углерода, этана, этанола, этилена, гелия, водорода, метана, метанола, азота. , кислород, пентан, пропан и толуол.
    Плотность сырой нефти , плотность мазута , плотность смазочного масла и плотность реактивного топлива в зависимости от температуры.

    Как показано на рисунках, изменение плотности не является линейным с температурой — это означает, что коэффициент объемного расширения воды не является постоянным во всем температурном диапазоне.

    Плотность воды, удельный вес и коэффициент теплового расширения при температурах, указанных в градусах Цельсия:

    Для полной таблицы с удельным весом и коэффициентом теплового расширения — поверните экран!

    -0,68

    9,215

    15 60,468

    2

    903 902

    9015 9016 9016 9016 9016 902 7,3577 902 5,9431

    Температура Плотность (0-100 ° C при 1 атм,> 100 ° C при давлении насыщения)
    Удельный вес Коэффициент теплового расширения
    [° C] [г / см 3 ] [кг / м 3 ] [сл / фут 3 ]

    [фунт м / фут 3 ] [фунт м / галлон (жидкий раствор США)] [кН / м 3 ] [фунт f / фут 3 ] [ * 10 -4 K -1 ]
    0.1 0,9998495 999,85 1,9400 62,4186 8,3441 9,8052 62,419
    1 0,9999017 999,90 1,9401 62,4218 8,3446 9,8057 62,422 -0,50
    4 0,9999749 999,97 1,9403 62,4264 8.3452 9,8064 62,426 0,003
    10 0,9997000 999,70 1,9397 62,4094 8,3429 1,9386 62,3719 8,3379 9,7978 62,372 1,51
    20 0.9982067 998,21 1,9368 62,3160 8,3304 9,7891 62,316 2,07
    25 0,9970470 997,05 1,9346 62,2436 8,3208 9,7777 62,244 2,57
    30 0,98 995,65 1,9319 62,1563 8,3091 9.7640 62.156 3,03
    35 0,9

    6 994,03 1,9287 62,0554 8,2956 9,7481 902 902

    8,2956 9,7481 902 61,9420 8,2804 9,7303 61,942 3,84
    45 0,99021 990.21 1,9213 61,8168 8,2637 9,7106 61,817 4,20
    50 0,98804 988,04 988,04
    55 0,98569 985,69 1,9126 61,5346 8,2260 9,6663 61.535 4,86 ​​
    60 0,98320 983,20 1,9077 61,3792 8,2052 9,6419 61,379 202 902 902 8,1831 9,6159 61,214 5,44
    70 0,97776 977,76 1.8972 +61,0396 8,1598 9,5886 61,040 5,71
    75 0,97484 974,84 1,8915 60,8573 8,1354 9,5599 60,857 5,97
    80 0,97179 971,79 1,8856 60,6669 8,1100 9,5300 60,667 6.21
    85 0,96861 968,61 1,8794 60,4683 8,0834 9,4988 60,468 6,44 6,44 6,44
    6,44
    9,4665 60,262 6,66
    95 0,96189 961,89 1,8664 60.0488 8,0274 9,4329 60,049 6,87
    100 0,95835 958,35 1,8595 59,82716

    950,95 1,8451 59,3659 7,9361 9,3256 59,366 8,01
    120 0.94 311 943,11 1,8299 58,8764 7,8706 9,2487 58,876 8,60
    140 0,

    926,13 1,7970 57,8164 7,7289 9,0822 57,816 9,75
    160 0,

    907,45 1,7607 56,6503 7,5730 8.8990 56,650 11,0
    180 0,88700 887,00 1,7211 55,3736 7,4024 8,6985 902 902

    8,6985 53,9790 7,2159 8,4794 53,979 13,9
    220 0,84022 840.22 1,6303 52,4532 7,0120 8,2397 52,453 16,0
    240 0,81337 813,37 902 902

    813,37 902 902

    813,37 902 902

    813,37 1,5782 902

    260 0,78363 783,63 1,5205 48,9204 6,5397 7,6848 48.920 22,1
    280 0,75028 750,28 1,4558 46,8385 6,2614 7,3577 46,838 6,9837 44,457
    320 0,66709 667,09 1,2944 41.6451 5,5671 6,5419 41,645
    340 0,61067 610,67 1,1849 38,1229 5,0963

    902 5,0963 902 902 902 5,0963 902 902 902

    1,0237 32,9364 4,4030 5,1739 32,936
    373,946 0.3220 322,0 0,625 20,102 2,6872 3,1577 20,102

    Плотность воды, удельный вес и коэффициент теплового расширения при температурах указаны в градусах Фаренгейта 4: и коэффициент теплового расширения — поворот экрана!

    902 902 902

    902

    902

    2

    Температура Плотность (0-212 ° F при 1 атм,> 212 ° F при давлении насыщения)
    Удельный вес Коэффициент теплового расширения
    [° F] [фунт м / фут 3 ] [сл / фут 3 ] [фунт м / галлон (США жидкий)] [г / см 3 ] [кг / м 3 ] [фунт f / фут 3 ] [кН / м 3 ] [ * 10 -4 K -1 ]
    32.2 62,42 1,9400 8,3441 0,99985 999,9 62,42 9,805 -0,68
    -0,68
    34 902 902

    902 902 902

    9,806 -0,50
    39,2 62,43 1,9403 8,3452 0,99997 1000,0 62.43 9,806 0,0031
    40 62,42 1,9402 8,3450 0,99995 1000,0 62,42 9,806 902 902 15 62,42 9,806 902 902 902 9,806 902 902 902 9,806 902 902 902 0,99970 999,7 62,41 9,804 0,88
    60 62,36 1,9383 8.3369 0,99898 999,0 62,36 9,797 1,59
    70 62,30 1,9364 8,3283 0,9215

    902

    0,9215 902 62,22 1,9338 8,3172 0,99662 996,6 62,22 9,773 2,72
    90 62.11 1,9306 8,3035 0,99498 995,0 62,11 9,757 3,21
    100 62,00 1,9262

    62,00 1.9262 62,00 1.9262 3,66
    110 61,86 1,9227 8,2697 0,99093 990,9 61,86 9.718 4,08
    120 61,71 1,9181 8,2499 0,98855 988,6 61,71 988,6 61,71 9,694 13015

    4,46 9,694 13015

    4,46 9,694 13015

    4,46 9,694 1301 986,0 61,55 9,669 4,81
    140 61,38 1,908 8.205 0,9832 983,2 61,38 9,642 5,16
    150 61,19 160216

    1,902 8,180 0,9802 902 902

    8,180 0,9802 902 902 902

    0,9802 902 902 61,00 1,896 8,154 0,9771 977,1 61,00 9,582 5,71
    170 60.79 1,890 8,127 0,9738 973,8 60,79 9,550 6,05
    180 60,58 8,015 8,016 8,016 60216 902

    8,016 902 902

    8,016 902 902

    8,016 902 6,31
    190 60,35 1,876 8,068 0,9668 966,8 60,35 9.481 6,57
    200 60,12 1,869 8,037 0,9630 963,0 60,12 9,444 9016 902 902 902

    6,79
    958,4 59,83 9,398 7,07
    220 59,63 1,853 7,971 0.9552 955,2 59,63 9,367
    240 59,10 1,837 7,900 0,9467 946,7 902 902 946,7 902 902 902 902 902

    7,824 0,9375 937,5 58,53 9,194
    280 57,93 1.800 7,744 0,9279 927,9 57,93 9,100
    300 57,29 1,781 7,659 7,659 7

    55,59 1,728 7,431 0,8905 890,5 55,59 8,733
    400 53.67 1,668 7,175 0,8598 859,8 53,67 8,432
    450 51,45 1,599 6,878 902

    1,599 6,878 902

    1,599 6,878 902 902 8,0

    500 48,92 1,521 6,540 0,7836 783,6 48,92 7,685
    550 45.95 1,428 6,142 0,7360 736,0 45,95 7,218
    600 42,36 1,317 5,663 1,317 5,663 1,317 5,663 625 40,12 1,247 5,363 0,6426 642,6 40,12 6,302
    650 37.35 1,161 4,993 0,5982 598,2 37,35 5,867
    675 33,79 1,050 902 33,79 1.050 902

    Плотность воды и удельный вес при 1000 psi и данных температурах:

    Для полного стола с удельным весом — поверните экран!

    100215

    100215

    7015

    902

    902

    902

    902 902

    15 9062

    15 966,1

    15 966,1

    9015

    902 902

    902

    902

    902 902 902

    902

    Температура Плотность (при 1000 psi или 68.1 атм) Удельный вес
    [° C] [° F] [г / см 3 ] 3 кг / м ] [сл / фут 3 ] [фунт м / фут 3 ] [фунт м / галлон (литр США)] [ фунт f / фут 3 ] [кН / м 3 ]
    0.0 32 1,0031 1003,1 1,946 62,62 8,371 62,62 9,837
    4,4 40 4,4 40 1,9216

    901 62,62 9,837
    10,0 50 1,0031 1003,1 1,946 62,62 8,371 62.62 9,837
    15,6 60 1,0024 1002,4 1,945 62,58 8,366 62,58 9,831 902 902

    62,50 8,355 62,50 9,818
    26,7 80 0,9999 999,9 1.940 62,42 8,344 62,42 9,805
    32,2 90 0,9981 998,1 1,937 62,31 1,937 62,31 1,937 62,31 1,937 62,31 0,9962 996,2 1,933 62,19 8,314 62,19 9,769
    43,3 110 0.9944 994,4 1,928 62,03 8,292 62,03 9,744
    48,9 120 0,9912

    991,216

    902 991,216 902 902 902

    54,4 130 0,9888 988,8 1,919 61,73 8,252 61,73 9.697
    60,0 140 0,9864 986,4 1,914 61,58 8,232 61,58 9,673 9,673
    902 8,207 61,39 9,644
    71,1 160 0,9803 980,3 1,902 61.20 8,181 61,20 9,614
    76,7 170 0,9768 976,8 1,895 60,98 8,15216 8,15216 916

    902 973,1 1,888 60,75 8,121 60,75 9,543
    87,8 190 0.9696 969,6 1.881 60,53 8,092 60,53 9,509
    93,3 200 0,9661 0,9662 0,9662 0,9662

    121,1 250 0,9456 945,6 1,835 59,03 7,891 59,03 9.273
    148,9 300 0,9217 921,7 1,788 57,54 7,692 57,54 9,039 57,54 9,039
    902

    9,039
    902 902

    9,039
    7,463 55,83 8,770
    204,4 400 0,8636 863,6 1,676 53.91 7,207 53,91 8,469
    260,0 500 0,7867 786,7 1,526 49,11 6,56516 49,11 6,565,11 6,565,11 6,565,11 точка

    Плотность воды и удельный вес при 10 000 psi и заданных температурах:

    Для полного стола с удельным весом — поверните экран!

    9016

    9016 902 902 902 1,09

    916

    902 902 901 902

    902 902 902 902

    902

    902

    7,516

    Температура Плотность (при 10 000 фунт / кв. Дюйм или 681 атм) Удельный вес
    [° C]

    [° C]

    [° C]

    [° C]

    [° C]

    [° C]

    [° C]

    [° C]

    ]

    [г / см 3 ] [кг / м 3 ] [сл / фут 3 ] [фунт м / фут 3 ] [фунт м / галлон (жидкий раствор США)] [фунт фут / фут 3 ] [кН / м 3 ]
    0.0 32 1,033 1033 2,004 64,5 8,62 64,5 10,13
    4,4 40 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 64,4 10,12
    10,0 50 1,031 1031 2,000 64,4 8,60 64.4 10,11
    15,6 60 1,029 1029 1,997 64,3 8,59 64,3 10,09 902 1,09 64,1 8,58 64,1 10,08
    26,7 80 1,026 1026 1,990 64.0 8,56 64,0 10,06
    32,2 90 1,024 1024 1,986 63,9 8,54 63,9 10200 902 902 63,9 10200 902 1,0 1021 1,982 63,8 8,52 63,8 10,02
    43,3 110 1,019 1019 1.977 63,6 8,51 63,6 9,99
    48,9 120 1,017 1017 1,973 63,5 902 902 902 902 1,014 1014 1,968 63,3 8,46 63,3 9,94
    60,0 140 1.011 1011 1,962 63,1 8,44 63,1 9,92
    65,6 150 1,008 1008 902 902 902

    1008 902 902 1,95

    71,1 160 1,005 1005 1,951 62,8 8,39 62,8 9,86
    76.7 170 1,002 1002 1,945 62,6 8,37 62,6 9,83
    82,2 180 902 902 9,83 902 902 1,99 62,4 9,80
    87,8 190 0,996 996 1,932 62,2 8,31 62.2 9,77
    93,3 200 0,992 992 1,926 62,0 8,28 62,0 9,73 902 902 902 60,8 8,13 60,8 9,55
    148,9 300 0,953 953 1,849 59.5 7,95 59,5 9,35
    176,7 350 0,930 930 1,805 58,1 7,76 7,76 905 1,756 56,5 7,55 56,5 8,88
    260,0 500 0,847 847 1.643 52,9 7,07 52,9 8,31
    315,6 600 0,774 774 1,501 48,3 909 6,46 48,3 909 6,46 9018 галлон основан на 7,48 галлона на кубический фут .

    • 1 галлон (жидкий раствор США) = 3,7854 л = 0,8327 галлона (Великобритания) = 0,8594 галлона (сухой раствор США) = 0,1074 галлона (сухой раствор США) = 0,4297 упак. (Сухой раствор США) = 4 кварты (жидкий раствор США) = 8 пунктов (США) liq) = 16 c (США) = 32 gi (жидкий раствор США) = 128 жидких унций (США) = 1024 жидких унций (США) = 3.7854×10 -3 м 3 = 0,1337 фута 3 = 4,951×10 -3 ярдов 3

    Для преобразования плотности в кг / м 3 в другие единицы плотности — или между единицами измерения — используйте приведенные ниже значения преобразования:

    • 1 кг / м 3 = 1 г / л = 0,001 кг / л = 0,000001 кг / см 3 = 0,001 г / см 3 = 0,99885 унций / фут 3 = 0,0005780 унций / дюйм 3 = 0,16036 унций / галлон (Великобритания) = 0,1335 унций / галлон (жидкий раствор США) = 0.06243 фунт / фут 3 = 3,6127×10-5 фунт / дюйм 3 = 1,6856 фунт / ярд3 = 0,010022 фунт / галлон (Великобритания) = 0,008345 фунт / галлон (жидкий раствор США) = 0,001

    сл / фут 3 = 0,0007525 тонна (длинная) / ярд 3 = 0,0008428 тонна (короткая) / ярд 3

    См. также преобразователь плотности

    Пример 2: Плотность воды в унциях / дюйм 3
    Плотность воды при температуре 20 o C составляет 998,21 кг / м 3 (таблица выше). Плотность в единицах унций / дюйм 3 может быть вычислена с помощью приведенного выше значения преобразования в

    998.21 [кг / м 3 ] * 0,0005780 [(унция / дюйм 3 ) / (кг / м 3 )] = 0,5797 [унция / дюйм 3 ]

    Пример 3: Масса горячего Вода
    Бак объемом 10 м 3 содержит горячую воду с температурой 190 ° F. Из приведенной выше таблицы плотность воды при 190 ° F составляет 966,8 кг / м 3 . Общая масса воды в баке может быть рассчитана

    10 [м 3 ] * 966,8 [кг / м 3 ] = 9668 [кг]

    См. Также гидростатическое давление в воде и энергию, запасенную в горячей воде.

    8.2: Калориметрия (проблемы) — Chemistry LibreTexts

    ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {1} \)

    Бутыль объемом 500 мл с водой комнатной температуры и бутыль емкостью 2 л с водой той же температуры были помещены в холодильник. Через 30 минут 500-миллилитровая бутылка с водой остыла до температуры холодильника. Через час 2 литра воды остыли до той же температуры. Когда его спросили, какой образец воды потерял больше всего тепла, студент А ответил, что обе бутылки потеряли одинаковое количество тепла, потому что они начинали при одинаковой температуре и заканчивали при одинаковой температуре.Студент Б подумал, что 2-литровая бутылка с водой теряет больше тепла, потому что в ней было больше воды. Третий студент считал, что бутылка с водой емкостью 500 мл теряет больше тепла, потому что остывает быстрее. Четвертый студент подумал, что это невозможно сказать, потому что мы не знаем начальную и конечную температуру воды. Укажите, какой из этих ответов правильный, и опишите ошибку в каждом из остальных ответов.

    Ответ

    Студент A неверен, потому что масса воды в обоих контейнерах не одинакова.

    Студент C неверен, потому что бутылка остыла быстрее из-за меньшей массы воды.

    Студент D неверен, потому что не имеет значения, какое изменение температуры, если оно одинаково для обеих бутылок.

    Студент B прав: если изменение температуры такое же, то у того, у кого больше масса (2-литровая бутылка), больше потери тепла. Мы могли бы доказать это, используя \ (q = c × m × ΔT = c × m × (T_ \ ce {final} −T_ \ ce {initial}) \) из раздела 8.1.

    ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {2} \)

    Сколько миллилитров воды при 23 ° C и плотности 1,00 г / мл необходимо смешать с 180 мл (около 6 унций) кофе при 95 ° C, чтобы полученная комбинация имела температуру 60 ° C? Предположим, что кофе и вода имеют одинаковую плотность и одинаковую удельную теплоемкость (4,184 Дж / г ° C).

    Ответ

    170 мл

    Нажмите здесь, чтобы просмотреть видео решения

    * Номер раздела изменился после того, как это видео было снято *

    ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {3} \)

    Насколько снизится температура чашки (180 г) кофе при 95 ° C, если серебряная ложка 45 г (удельная теплоемкость 0.24 Дж / г ° C) при 25 ° C помещается в кофе, и им позволяют достичь одинаковой температуры? Предположим, что кофе имеет ту же плотность и удельную теплоемкость, что и вода.

    Ответ

    Температура кофе упадет на 1 градус.

    ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {4} \)

    Алюминиевая ложка массой 45 г (удельная теплоемкость 0,88 Дж / г ° C) при 24 ° C помещается в 180 мл (180 г) кофе при 85 ° C, и температуры обоих становятся равными.

    1. Какова конечная температура, когда они сравняются? Предположим, что у кофе такая же удельная теплоемкость, как у воды.
    2. Первый раз, когда студентка решила эту задачу, она получила ответ 88 ° C. Объясните, почему это явно неправильный ответ.
    Ответьте на

    81,95 ° С

    Ответ b

    Эта температура выше начальной температуры кофе, что невозможно.

    Нажмите здесь, чтобы просмотреть видео решения

    * Номер раздела изменился после того, как это видео было снято *

    ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {5} \)

    Температура охлаждающей воды на выходе из горячего двигателя автомобиля составляет 240 ° F. После прохождения через радиатор он имеет температуру 175 ° F. Рассчитайте количество тепла, передаваемого двигателем в окружающую среду одним галлоном воды с удельной теплоемкостью 4.2 \; кДж \)

    ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {6} \)

    Когда 50,0 г 0,200 М NaCl ( водн. ) при 24,1 ° C добавляют к 100,0 г 0,100 M AgNO 3 ( водн. ) при 24,1 ° C в калориметре, температура увеличивается до 25,2 ° C по мере того, как Образуется AgCl ( s ). Предполагая, что удельная теплоемкость раствора и продуктов составляет 4,20 Дж / г ° C, рассчитайте приблизительное количество выделяемого тепла в джоулях.

    Ответ

    693 Дж

    Нажмите здесь, чтобы просмотреть видео решения

    ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {7} \)

    Добавление 3.15 г Ba (OH) 2 • 8H 2 O к раствору 1,52 г NH 4 SCN в 100 г воды в калориметре вызвали падение температуры на 3,1 ° C. Предполагая, что удельная теплоемкость раствора и продуктов составляет 4,20 Дж / г ° C, рассчитайте приблизительное количество тепла, поглощенного реакцией, которое можно представить следующим уравнением:

    \ [Ba (OH) _2 \ cdot 8H_2O _ {(s)} + 2NH_4SCN _ {(aq)} \ rightarrow Ba (SCN) _ {2 (aq)} + 2NH_ {3 (aq)} + 10H_2O _ {(l) } \]

    Ответ

    1.4 кДж

    ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {8} \)

    Когда 1,0 г фруктозы, C 6 H 12 O 6 ( s ), сахар, обычно содержащийся во фруктах, сжигается в кислороде в калориметре бомбы, температура калориметра увеличивается на 1,58 ° С. Если теплоемкость калориметра и его содержимого составляет 9,90 кДж / ° C, что составляет q для этого горения?

    Ответ

    15.64 кДж

    Нажмите здесь, чтобы просмотреть видео решения

    ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {9} \)

    Один из методов производства электроэнергии — сжигание угля для нагрева воды, в результате чего образуется пар, приводящий в действие электрогенератор. Чтобы определить скорость, с которой уголь должен подаваться в горелку на этом типе установки, теплота сгорания на тонну угля должна быть определена с помощью калориметра бомбы.Когда в калориметре бомбы сжигается 1,00 г угля, температура увеличивается на 1,48 ° C. Если теплоемкость калориметра составляет 21,6 кДж / ° C, определите тепло, выделяемое при сжигании тонны угля (2000 фунтов). Помните, что 1 кг = 2,2 фунта

    Ответ

    2,91 x 10 7 кДж

    ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {10} \)

    Чайная ложка углеводной сахарозы (обычного сахара) содержит 16 калорий (16 ккал).Какова масса одной чайной ложки сахарозы, если среднее количество калорий для углеводов составляет 4,1 кал / г?

    Ответ

    3,9 г

    Щелкните здесь, чтобы просмотреть видео решения

    * Эта проблема была перенумерована после того, как видео было снято *

    ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {11} \)

    Какова максимальная масса углеводов в порции диетической газировки объемом 6 унций, которая содержит менее 1 калории на банку, если среднее количество калорий для углеводов равно 4.1 калорий / г?

    Ответ

    0,24 г

    ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {12} \)

    Пинта мороженого высшего качества может содержать 1100 калорий. Какая масса жира в граммах и фунтах должна быть произведена в организме для хранения дополнительных 1,1 × 10 3 калорий, если среднее количество калорий для жира составляет 9,1 калорий / г? Помните, что 1 кг = 2,2 фунта

    Ответ

    120.87 г или 1,2 x 10 2 г с 2 значащими цифрами

    0,266 фунта или 0,27 фунта с 2 значащими цифрами

    Нажмите здесь, чтобы просмотреть видео решения

    ПРОБЛЕМА \ (\ PageIndex {13} \)

    Порция хлопьев для завтрака содержит 3 г белка, 18 г углеводов и 6 г жира. Какова калорийность порции этой крупы, если среднее количество калорий для жира равно 9.1 калорий / г, углеводов — 4,1 калорий / г, белков — 4,1 калорий / г?

    Ответ

    1,4 × 10 2 ккал

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *