Tag Archives: teplo

Meranie tepelnej kapacity železnej kocky a hmotnostnej tepelnej kapacity železa

7.3.2024Fyzikateplo, teplotaTibor Menyhért Leave a comment

Pri meraní sme nevzali do úvahy tepelnú kapacitu kalorimetra. Toto meranie bolo realizované na hodine fyziky 7.B v roku 2024.

Prázdny kalorimeter sme položili na digitálnu váhu, stlačili sme tlačítko Tara
Do kalorimetra sme naliali studenú vodu a digitálna váha odmerala jej hmotnosť.
$m_1=129,6\, g=0,1296\, kg$
Do kalorimetra sme vložili teplomer, počkali sme, kým sa teplota ustáli.
$t_1=21,3\, ^oC$
V rýchlovarnej kanvici sme zohriali vodu, do kadičky sme vložili železnú kocku a zaliali ju horúcou vodou. Po niekoľkých minútach sme odmerali teplotu vody v kadičke, túto teplotu sme pokladali za teplotu kocky.
$t_2=63,2\,^oC$
Kocku sme rýchlo vybrali z kadičky a vložili do kalorimetra.
Čakali sme, kým teplota vody v kalorimetri stúpala, keď prestala stúpať, zapísali sme dosiahnutú teplotu.
$t=24,8\,^oC$
Vypočítali sme množstvo tepla, ktoré kocka odovzdala vode
$Q_1=c_1\cdot m_1 \cdot \Delta t_1$
$Q_1=4180 \frac{ J}{ kg\cdot ^oC} \cdot 0,1296\, kg \cdot 3,5\,^oC$
$Q_1=1896\, J$
Množstvo prijatého a odovzdaného tepla je rovnaké.
$Q_1=Q_2$
Odovzdané teplo možno vyjadriť ako súčin tepelnej kapacity kocky a rozdielu pôvodnej a konečnej teploty.
$Q_2=C \cdot \Delta t_2$
$C= \cfrac{Q_1}{\Delta t_2}$
$C= \cfrac{1896\, J}{63,2^oC-24,8^oC}$
$C=49,38 \frac{J}{^oC}$
Hmotnostnú tepelnú kapacitu dostaneme ako podiel tepelnej kapacity telesa a jeho hmotnosti. Odvážili sme hmotnosť železnej kocky a vypočítali sme hmotnostnú tepelnú kapacitu železa.
$m_2=128,2\,g=0,1282 \,kg$
$c=\cfrac{C}{m_2}$
$c=\cfrac{49,38}{0,1282}=385\frac{ J}{ kg\cdot ^oC}$
Vo fyzikálno-chemických tabuľkách sme vyhľadali hmotnostnú tepelnú kapacitu železa, jej hodnota je:
$c_{Fe}=450\frac{ J}{ kg\cdot ^oC}$
Nami nameraná hodnota bola o 14,44% menšia než tabuľková.

Analýza prečo sme namerali menej, než je v tabuľkách?

Nevzali sme do úvah tepelnú kapacitu kalorimetra. Kocka odovzdala teplo nielen vode, ale aj kalorimetru. Keď ju odmeriame, môžeme naše meranie upresniť.
Vždy sa dopúšťame nejakej chyby merania, pri meraní teploty sme sa mohli pomýliť trikrát najmenej o pol desatiny stupňa, chyby sme sa mohli dopustiť aj pri meraní hmotnosti vody a kocky.
Pri pokuse dochádzalo aj k tepelnej výmene s prostredím, pri prenose kocky do kalorimetra a hoci je kalorimeter zostrojený tak, aby sa minimalizovala tepelná výmena s okolím, predsa len k nejakej výmene dochádza.

Vzhľadom na vyššie uvedené je 14,44% chyba prijateľná.

Kalorimetrická rovnica

6.3.2024Fyzikateplo, teplotaTibor Menyhért Leave a comment

Ak máme dve telesá, jedno teplejšie a druhé chladnejšie, ak sú tieto telesá v kontakte, dôjde k tepelnej výmene, teplejšie teleso odovzdá teplo chladnejšiemu a chladnejšie teleso príjme teplo od teplejšieho. Tepelná výmena trvá, až kým budú mať obe telesá rovnakú teplotu.

Ak prijaté teplo označíme $Q_1$ a odovzdané teplo $Q_2$ a telesá si nevymieňajú teplo s prostredím, platí kalorimetrická rovnica: $Q_1=Q_2$ . Množstvo prijatého tepla sa rovná množstvu odovzdaného tepla.

Continue reading →

Tepelná kapacita telesa

6.3.2024Fyzika, Matematikateplo, teplotaTibor Menyhért Leave a comment

Tepelná kapacita telesa je množstvo tepla, ktoré je potrebné na zohriatie telesa o jeden stupeň celzia. Tepelnú kapacitu telesa označujeme veľkým $C$ . Pri rôznych teplotách je tepelná kapacita telesa rôzna, ak rozdiel teplôt nie je veľký, môžeme tepelnú kapacitu telesa pokladať za konštantnú.

Množstvo tepla, ktoré teleso prijme alebo odovzdá pri tepelnej výmene závisí od jeho tepelnej kapacity a rozdielu teplôt $\Delta t$ .

$\Delta t=t_2-t_1$ , kde $t_1$ je pôvodná teplota telesa a $t_2$ je konečná teplota telesa.

$Q=C\cdot\Delta t$

Ak sa chceme vyhnúť záporným hodnotám tepla, môžeme v $\Delta t$ na prvé miesto dať vyššiu teplotu.

Tepelná kapacita telesa rastie s jeho hmotnosťou. Koľkokrát je hmotnosť telesa z tej istej látky väčšia, toľkokrát je väčšia jeho tepelná kapacita. Na základe toho môžeme zaviesť termín hmotnostná tepelná kapacita.

Hmotnostná tepelná kapacita látky je množstvo tepla potrebné na zohriatie 1 kg látky o jeden stupeň celzia. Označujeme ju malým $c$ . Hmotnostnú tepelnú kapacitu vypočítame zo vzorca:

$c=\frac{ C}{m}$ kde m je hmotnosť telesa.

Hmotnostnú tepelnú kapacitu jednotlivých látok nájdeme v matematicko fyzikálno chemických tabuľkách. Môžeme ju tiež zistiť meraním a výpočtom z kalorimetrickej rovnice.

Látka	Hmotnostná tepelná kapacita [c] $\frac{ J}{ kg\cdot ^oC}$
voda	4180
hliník
meď
železo
olovo
ľad
vodík
dusík

Teplo a teplota

29.9.2020Fyzikateplo, teplotaTibor Menyhért Leave a comment

V bežnom živote často nerozlišujeme medzi teplom a teplotou. Ak povieš „Je mi teplo.„, ide čiastočne o subjektívny pocit, vedľa sediacemu kamarátovi môže byť zima. Ak povieme vonku je teplo, myslíme tým, že je vonku vysoká teplota.

Vo fyzike striktne rozlišujeme medzi teplom a teplotou.

Teplota je fyzikálna veličina, ktorá súvisí s vnútornou energiou látky.

Dve telesá majú rovnakú teplotu, ak priemerná kinetická energia ich častíc je rovnaká. O teplote má zmysel hovoriť len u makroskopických telies. Hovoriť o teplote jednotlivej častice nemá zmysel.

Základnou jednotkou teploty je Kelvin, značka K. Vedľajšou jednotkou je stupeň celzia, značka $^0C$ . V bežnom živote používame stupne celzia.