Kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny

VY_32_INOVACE_116_kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny.notebook

Základní škola Nový Bor, náměstí Míru 128, okres Česká Lípa, příspěvková organizace email: [email protected]; www.zsnamesti.cz; telefon: 487 722 010; fax: 487 722 378 Registrační číslo: CZ.1.07/1.4.00/21.3267 Název: Pomocí techniky k novým poznatkům Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

August 06, 2012

Kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny

Název materiálu: Kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny Šablona: III/2 Inovace ve výuce prostřednictvím ICT Číslo výukového materiálu: 116 Sada: Přehled učiva základní školy Autor: ing. Veronika Šolcová Ověření ve výuce: Fyzika Třída: 9.A

Datum ověření: 6.6.2012

VY_32_INOVACE_116

II 311:17

Předmět: Fyzika Ročník: 9. ročník Tematický okruh: Přehled učiva základní školy Anotace: 1. kalorimetrická rovnice 2. příklady 3. přehled skupenských přeměn 4. skupenství látek 5. tání a tuhnutí 6. vypařování 7. var 8. sublimace a desublimace

II 311:17

Kalorimetrická rovnice SKUPENSKÉ PŘEMĚNY

KALORIMETRICKÁ ROVNICE

• pro výměnu tepla mezi 2 tělesy platí, že teplo přijaté se rovná teplu odevzdanému

c1m1(t1t) = c2m2(tt2) • pořadí teplot v závorkách volíme tak, aby rozdíl teplot byl kladný

III 1610:12

c1, c2 ... měrné tepelné kapacity látek ( J/(kg.oC) ) m1, m2 ... hmotnosti těles (kg) t1 ... počáteční teplota tělesa (oC) t2 ... konečná teplota tělesa (oC)

III 1711:18

kalorimetr s topnou spirálou

t1 ... teplejší těleso t2 ... chladnější těleso

• kalorimetrickou rovnici nelze použít, když dochází ke změně skupenství

III 1711:34

III 1712:59

1


August 06, 2012

Příklady: 1/ Petr a Jan ponořili do nádoby s vařící vodou (100oC) dva válečky stejné hmotnosti (100 g) hliníkový a železný. Do dvou kalorimetrů nalili stejné množství (0,5 l) studené vody (15oC). Jan ponořil do svého kalorimetru železný váleček a Petr hliníkový. Kdo naměřil po ustálení vyšší teplotu? Nejprve odhadni.

cFe = 450

J kg.oC

cAl = 900

J kg.oC

odhad: z porovnání měrných tepelných kapacit železa a hliníku vyplývá, že vyšší hodnotu naměří Petr řešení

odhad

III 1711:18

III 1711:41

výsledná teplota vody se železným válečkem

Výpočet:

cFem1(t1t) = c2m2(tt2)

t1 = 100 (oC) t2 = 15 (oC) m1 = 100 g = 0,1 kg m2 = 0,5 kg V2 = 0,5 l c2 = 4 200 J/(kg.oC) ... voda cFe = 450 J/(kg.oC) cAl = 900 J/(kg.oC) t = ? (oC)

cFem1t1 cFem1t = c2m2t c2m2t2 cFem1t1 + c2m2t2 = c2m2t + cFem1t t(c2m2 + cFem1) = cFem1t1 + c2m2t2

cFem1t1 + c2m2t2 c2m2 + cFem1 450.0,1.100+4200.0,5.15 t = 4200.0,5+450.0,1 t

pokračuj

=

t = 16,8oC

III 1711:43

pokračuj

III 1713:12

výsledná teplota vody se hliníkovým válečkem

cAlm1(t1t) = c2m2(tt2) Výsledná teplota vody se železným válečkem je přibližně 16,8oC. Výsledná teplota vody s hliníkovým válečkem je přibližně 18,5oC.

cAlm1t1 cAlm1t = c2m2t c2m2t2 cAlm1t1 + c2m2t2 = c2m2t + cAlm1t t(c2m2 + cAlm1) = cAlm1t1 + c2m2t2

cAlm1t1 + c2m2t2 c2m2 + cAlm1 900.0,1.100+4200.0,5.15 t = 4200.0,5+900.0,1

t

=

t = 18,5oC

III 1713:28

Petr naměřil vyšší teplotu.

pokračuj

III 1713:34

2


August 06, 2012

2 způsoby výpočtu: 2/ Jitka si chladí horký čaj tak, že si do něj nalije studenou vodu. Kolik čaje teplého 95oC a kolik vody teplé 15oC potřebuje k přípravě 0,5 l čaje s teplotou 55oC ?

1/ logickou úvahou 2/ z kalorimetrické rovnice

řešení

III 1713:35

III 1713:37

1/ logickou úvahou 95oC 15oC = 80oC

zpět

1 z 80oC = 40oC 2

95oC 40oC = 55oC 40oC + 15oC = 55oC výsledná teplota je přesně uprostřed mezi počátečními teplotami vody a čaje musí být stejné množství čaje a vody 0,25 l

2/ z kalorimetrické rovnice c = 4 200 J/(kg.oC) V = 0,5 l 3 ρ = 1 000 kg/m o t = 55 C t1 = 95oC t2 = 15oC x = ? (l)

pokračování

Jitka potřebuje 0,25 l čaje a 0,25 l vody.

III 1713:38

III 1713:45

množství čaje v litrech ... x množství vody v litrech ... (0,5 x) m = Vρ m1 = x.1000 m2 = (0,5 x).1000 c1m1(t1t) = c2m2(tt2) 4200.x.1000.(9555) =4200.(0,5x).1000.(5515) x.40 = (0,5x).40 x = 0,5 x 2x = 0,5 x = 0,25 l

3/ Voda v kalorimetru má teplotu 20oC. Ponoříme do ní váleček z mědi o hmotnosti 150 g a teplotě 90oC. Po určité době se teplota vody ustálí na 23oC. Kolik vody je v kalorimetru?

řešení

(0,5 x) = 0,5 0,25 = 0,25 l Jitka potřebuje 0,25 l čaje a 0,25 l vody. III 1713:45

III 1714:03

3


August 06, 2012

c1m1(t1t) = c2m2(tt2)

c1 = 380 J/(kg.oC) c2 = 4 200 J/(kg.oC) t = 23oC t1 = 90oC t2 = 20oC m1 = 150 g = 0,15 kg

index 1 ... měď index 2 ... voda

m2 =

c1m1(t1t) c2(tt2)

m2 =

380.0,15.(9023) 4200.(2320)

m2 = ? (kg) pokračování

m2 = 0,303 kg = 303 g V kalorimetru je přibližně 303 ml vody.

III 1714:03

III 1714:08

Přehled skupenských přeměn

var

kondezace

sublimace

desublimace tání

tuhnutí

III 168:29

III 168:29

Tání a tuhnutí

Skupenství látek krystalické amorfní

1/ pevné 2/ kapalné 3/ plynné

tekutiny

4/ plazma • vzniká silnou ionizací plynu

III 168:29

• teplota tuhnutí = teplota tání • voda při normálním tlaku tt = 0oC = bod mrazu

Lt = mlt • skupenské teplot tání Lt (J) • měrné skupenské teplo tání lt (J/kg) musíme dodat 1 kg látky, aby se přeměnila na kapalinu

III 168:29

4


Vypařování • vypařování se děje za každé teploty • závisí na teplotě, velikosti povrchu, chemickém složení látky • lze urychlit foukáním nebo odsáváním vznikajících par

Absolutní vlhkost vzduchu • hmotnost vodní páry v 1 m3 vzduchu • vzduch pojme jen omezené množství páry • vzduch je parou nasycen, když je při určité teplotě maximální hodnota • čím vyšší teplota vzduchu, tím více vodní páry může vzduch obsahovat

III 168:29

Relativní vlhkost • v % • podíl absolutní vlhkosti při dané teplotě k maximální absolutní vlhkosti při této teplotě

III 168:29

August 06, 2012

III 168:29

Rosný bod • při ochlazování vzduchu s určitým množstvím vodní páry se zvyšuje relativní vlhkost, až dosáhne 100% při určité teplotě • při dalším poklesu teploty vzniká mlha nebo rosa

III 168:29

Var

Sublimace a desublimace

• teplota varu tv závisí na chemickém složení látky a na tlaku • voda vře při normálním tlaku při 100oC

• sublimace je přeměna látky ze skupenství pevného na plyn • závisí hlavně na teplotě • užití: čištění a izolace krystalických látek od netěkavých či málo těkavých příměsí, sublimační tisk • desublimace je přeměna látky z plynného na pevné skupenství

Lv = mlv • skupenské teplo varu Lv (J) • měrné skupenské teplo varu lv (J/kg) pro přeměnu 1 kg kapaliny na plyn

III 168:29

III 1711:15

5


August 06, 2012

ledové květy na skle

Sublimace jódu

III 1711:18

III 1711:18

Citace: KOLÁŘOVÁ, Růžena a Jiří BOHUNĚK. Fyzika pro 8. ročník základní školy. Praha: Prometheus, spol. s r. o., 1999. ISBN 8071961493. Sublimace jódu Http://zmenyskupenstvi.euweb.cz/sublimace.html. Euweb.cz [online]. 2010 [cit. 201203 17]. Dostupné z: http://zmenyskupenstvi.euweb.cz/chex_02.jpg Ledové květy na skle Http://hvezdnysnilek2.blog.cz/1001/ledovekvety. Blog.cz [online]. 2012 [cit. 20120317]. Dostupné z: http://nd02.jxs.cz/382/095/7e49940226_58814746_o2.jpg

Metodický list

Téma: Kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny Autor: ing. Veronika Šolcová Předmět: fyzika Ročník: 9. ročník Učebnice: Fyzika 8 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázie, Doc. Dr. Ing. Karel Rauner, Nakladatelství Fraus

Metody výuky: opakování, procvičování

Formy výuky: frontální výuka, skupinová práce

Pomůcky: kalorimetr

Kalorimetr s topnou spirálou Http://www.helagocz.cz/product/kalorimetrstopnouspiralou150ml/. Helagocz.cz [online]. 2012 [cit. 20120317]. Dostupné z: http://www.helagocz.cz/public/content images/cz/product/22597.jpg Testy byly vytvořeny v programu SMART Notebook verze 10.8.864.0 z roku 2011

II 311:23

Poznámky: list č.3 až č.6 výklad list č.7 až č.20 příklady, řešení se objeví po ťuknutí na šipky řešení, odhad nebo pokračuj list č.21 test list č.22 až č.30 výklad list č.31 až č.32 doplňující obrázky

II 311:23

6

Kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny

Recommend Documents