MĚŘENÍ TEPLA

1. 23. února 2013VY_32_INOVACE_170303_Mereni_tepla_DUM MĚŘENÍ TEPLA Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová. Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace. Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám, registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

2. 1. Měrná tepelná kapacita 3. Výpočet tepla 2. Kalorimetrická rovnice

3. Měrná tepelná kapacita • Tepelná energie • je část vnitřní energie, kterou soustava vymění (přijme nebo odevzdá) při styku s další soustavou • jedná se o tepelnou výměnu • značí se Q a jednotkou je Joule [J] • Přijme-li soustava tepelnou energii, vzroste její vnitřní energie o ΔU a teplota tělesa se zvýší (pokud nenastane přeměna skupenství látky). Stejná množství látek potřebují na ohřátí různě velká množství tepla, a proto zavádíme fyzikální veličinu tepelná kapacita. dále

4. Měrná tepelná kapacita • Tepelná kapacita • značí se C • je definována jako teplo přijaté při tepelné výměně při změně teploty • jednotkou je [J.K-1] • vyjadřuje teplo, které musíme dodat soustavě, aby se její teplota zvýšila o 1°C (1K) dále

5. Měrná tepelná kapacita • Měrná tepelná kapacita • určuje teplo, kterým se ohřeje 1kg látky o 1°C (1K) • je charakteristická pro danou látku • jednotkou je [J . kg-1 . K-1] • Teplo můžeme vypočítat: dále

6. Měrná tepelná kapacita Měrná tepelná kapacita pevných a kapalných látek se mění s teplotou. U plynů je situace složitější, neboť závisí ještě na tlaku. U všech látek s klesající teplotou klesá a při teplotách blízkých 0K má velmi malou hodnotu. Z běžných látek má voda největší měrnou tepelnou kapacitu c = 4180 J . kg-1 . K-1. Látka s malou tepelnou kapacitou se rychle ohřeje (snadno), ale též rychle vychladne. Na ohřátí spotřebuje malé množství tepla. U látky s velkou tepelnou kapacitou je tomu naopak. dále

7. Měrná tepelná kapacita Důsledky velké tepelné kapacity vody Přímořské podnebí má menší teplotní rozdíly v atmosféře než vnitrozemské, neboť pobřežní vody se ohřívají a ochlazují pomaleji než povrch pevniny. To má samozřejmě vliv na ohřívání nebo ochlazování vzduchu. Obr.1 Voda se používá jako chladící médium např. k chlazení motorů nebo jaderných reaktorů. Voda je též vhodná k přenosu energie např. v ústředním topení. dále

8. Měrná tepelná kapacita Sníh v zimě chrání zemi před vymrzáním, protože zadržuje teplo. Teplota pod sněhem může být 0°C, přičemž teplota vzduchu nad sněhem může být -20°C. Za polární zimy poklesne teplota až na -60°C. Eskymáci si staví iglú a uvnitř na sněhu je teplota 0°C. Pokud vyloží iglú kožešinou a zapálí lampičky, tak může být teplota i 20°C. Obr.2 dále

9. Měrná tepelná kapacita Kovy mají malou tepelnou kapacitu, u železa se c = 452 J.kg-1.K-1. To usnadňuje jeho zpracování. Obr.3 Měrná tepelná kapacita na Wikipedii zpět na obsah další kapitola

10. Kalorimetrická rovnice • Měřením množství tepla se zabývá kalorimetrie. Teplo se měří přístrojem, který se nazývá kalorimetr. • Směšovací kalorimetr • skládá se ze dvou do sebe vložených nádobek • mezi stěnami je vzduch, který tepelně izoluje obě nádobky • ve víčku jdou otvory pro teploměr a míchačku Obr.4 dále

11. Kalorimetrická rovnice Kalorimetr od A.Lavoisiera z roku 1782 Kalorimetrická rovnice popisuje tepelnou výměnu těles, tvořící izolovanou soustavu. Teplo, které jedno těleso odevzdá, přijme beze ztrát druhé těleso (nedochází k přeměnám energie). Obr.5 Q1– teplo vydané teplejším tělesem Q2– teplo přijaté chladnějším tělesem dále

12. Kalorimetrická rovnice • Těleso 1: • má hmotnost m1 • měrnou tepelnou kapacitu c1 • původní teplotu t1 • Těleso 2: • má hmotnost m2 • měrnou tepelnou kapacitu c2 • původní teplotu t2 • t – je výsledná teplota t1 > t > t2 dále

13. Kalorimetrická rovnice Kalorimetrickou rovnici můžeme experimentálně ověřit ve směšovacím kalorimetru. Do výpočtu musíme zahrnout i samotný kalorimetr. Když je v kalorimetru chladnější kapalina a přidáme teplejší, platí: Ck – je tepelná kapacita kalorimetru zpět na obsah další kapitola

14. Výpočet tepla Příklad 1. Kolik tepla přijme 6l vody, když se teplota vody zvýšila z 10°C na 90°C? m = 6kg t1 = 10°C t2 = 90°C c = 4,2 kJ. kg -1 . K-1 Q = ? kJ Voda přijala tepelnou výměnou teplo 2016 kJ. řešení dále

15. Výpočet tepla Příklad 2. V kalorimetru byla voda o objemu 0,3dm3 a teplotě 15°C. Do této vody byl položen váleček o hmotnosti 0,1kg a teplotě 90°C. Po tepelné výměně kalorimetru byla naměřena teplota 20°C. Určete měrnou tepelnou kapacitu válečku a zkuste určit podle tabulek materiál válečku. m1= 0,3kg m1= 0,1kg t1 = 15°C t2 = 90°C t = 20°C c = 4,2 kJ. kg-1 . K-1 Q = ? kJ Váleček měl měrnou tepelnou kapacitu 0,9 kJ.kg-1.K-1. Pomocí tabulek lze určit materiál válečku jako hliník. řešení dále

16. Výpočet tepla Otázka 1. Proč se při řezání dřeva zahřívá pila více než dřevo? Kov má menší tepelnou kapacitu než dřevo. řešení dále

17. Výpočet tepla Otázka 2. Proč pranostika říká „Únor bílý, pole sílí“? Sníh zamezuje tepelné výměně a tím vymrzání ozimu. Navíc sníh je též zdrojem vláhy. řešení dále

18. Výpočet tepla Otázka 3. Proč ovoce na stromech při jižní zdi dozrává dříve než na volném prostranství? Zeď na jižní straně pohlcuje sluneční záření a v noci ho vyzařuje. Zeď chrání stromy před chladnými severními větry. řešení zpět na obsah konec

19. POUŽITÁ LITERATURA ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

20. CITACE ZDROJŮ Obr.1 TUNGSTEN. File:TrigaReactorCore.jpeg [x]: WikimediaCommons [online]. 23 August 2005 [cit. 2013-02-23]. Dostupné pod licencí CreativeCommons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/68/TrigaReactorCore.jpeg Obr.2 NOJHAN. Soubor:Igloo.jpg: WikimediaCommons [online]. 11 December 2005 [cit. 2013-02-23]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0c/Igloo.jpg , Obr.3 TAKKK. File:Born bronze - Bronze casts.jpg: WikimediaCommons [online]. 11 February 2010 [cit. 2013-02-23]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/de/Born_bronze_-_Bronze_casts.jpg Obr.4 MMMMM. Soubor:Kalorimetr.png: WikimediaCommons [online]. 11 November 2006 [cit. 2013-02-23]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/97/Kalorimetr.png Obe.5 EN:USER:SADI CARNOT. File:Ice-calorimeter.jpg: WikimediaCommons [online]. 15 February 2007 [cit. 2013-02-23]. Dostupné pod licencí CreativeCommonsz: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/35/Ice-calorimeter.jpg Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.

21. Děkuji za pozornost. Miroslava Víchová