Spremembe oblike snovi glede na toploto: opredelitev, formule in primeri

Spremembe snovi

V fiziki se vse, kar ima maso in zavzema prostor, imenuje snov. In če nima mase, ampak zaseda prostor, je razvrščen kot energija. Kar vključuje tiste, ki nimajo mase, kot sta zvok in svetloba. Torej, v fiziki je to dejansko znanost, ki se ukvarja s snovjo in energijo. Vendar bomo tokrat obravnavali problem stanja snovi in ​​njegovih sprememb, stanje snovi se lahko spremeni zaradi dane ali sproščene toplote.

---

Sprememba stanja snovi je termodinamična sprememba stanja snovi v drugo stanje snovi. Spremembe stanja te snovi lahko nastanejo zaradi sproščanja in absorpcije toplote. Spremembe stanja snovi se pojavijo, ko atom / spojina snovi, ki je običajno količinsko opredeljena v temperaturnih številkah, doseže določeno točko. Na primer, da voda postane trdna, mora doseči ledišče, voda, da postane plin, pa mora doseči svoje vrelišče.

---

Tu so spremembe stanja snovi:

V fiziki je osnovna teorija snovi razdeljena na 3 oblike, in sicer:

• Trdno
• Tekočina
• in plinaste snovi

---

Pri pouku fizike osnovna teorija snovi pojasnjuje, da se snov lahko spremeni v obliki. V trdnih snoveh, ki lahko spremenijo stanje v tekočine, je to znano kot taljenje. Nekateri so kot kosi, led se lahko spremeni v vodo. Nato se voda lahko spremeni v paro, ki jo imenujemo izhlapevanje. Eden izmed njih je izhlapevanje vode na zemeljski površini v vodno paro v oblakih. Nasprotno od zgornje oblike spremembe je kondenzacija in zmrzovanje. Pojav vodne pare na nebu lahko povzroči kondenzacijo, saj je zjutraj rosa, pritrjena na kateri koli predmet ali rastlino.

---

Obstajajo tudi dogodki spremembe oblike, ki ne doživljajo procesa taljenja, temveč neposredno se spremeni v paro, ta dogodek se imenuje podrejanje, kot se kafra takoj spremeni postane para. Povratni postopek se imenuje kristalizacija, pri kateri se kafra v prahu lahko pretvori v kristale kafre.

---

Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Definicija in značilnosti trdnih snovi, plinov, tekočin in primeri

---

Opredelitev kalorij

V bistvu je toplota prenos kinetične energije s predmeta z višjo temperaturo na objekt z nižjo temperaturo. Toplota je označena s črko Q. Količina toplote, ki se daje predmetu, je sorazmerna z zvišanjem temperature (∆T), maso predmeta (m) in specifično toploto predmeta (c). Zapisano je z naslednjo enačbo.

Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Kaj je sprememba snovi in ​​vrste ter primeri?

---

Vročina in sprememba oblike

Na vrhu tega poglavja je bilo razloženo, da je toplota energija, ki se premika od predmetov z višjo temperaturo do predmetov z nižjo temperaturo, ko se predmeti dotikajo drug drugega. Toploto lahko merimo s kalorimetrom, pogosto pa se za določanje toplote uporablja kalorimeter vrsto snovi z mešanjem snovi v kalorimeter s snovjo, katere gostota je bila je znan.

Lahko ga formuliramo spodaj:

Q = mct. 4t

---

Informacije:

• Q = vročina (džuli)
• C = specifična toplota (j / kg. K)
• 4t = sprememba temperature (c)

Specifična toplota je toplota, potrebna za povišanje temperature 1 kg snovi za 1C ali 1K. Na podlagi zgornje definicije je specifična toplota značilna sposobnost snovi, da absorbira toploto.

---

• Toplotna zmogljivost

Toplotna zmogljivost (c) je količina energije, ki jo mora snov dati v obliki toplote, da zviša njeno temperaturo. Snov je 1 stopinja. Toplotno zmogljivost lahko oblikujemo na naslednji način:

C = 4Q / 4t
c = toplotna zmogljivost (j / kg)

---

Informacije:

• Q = vročina (džuli)
• c = specifična toplota snovi (j / kg)
• 4t = sprememba temperature (c)

---

• Sprememba oblike

Košček ledu s temperaturo minus nekaj stopinj Celzija dobi toploto, tako da se temperatura nekaj časa dvigne na 0˚C do te temperature.
Če se ne bo znova dvignila, se bo temperatura spet dvignila, dokler ne bo dosegla 100˚C. Količina toplote, potrebna v tem postopku, je:

Skupno Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

---

Informacije:

• Q1 = izračunano, če so vsi še vedno v obliki ledu
• Q2 = kalorična vrednost, potrebna za taljenje ledu
• Q3 = toplota, potrebna za dvig temperature vode z 0˚C na 100˚C
• Q4 = toplota, potrebna za pretvorbo vode v vodo

---

Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Opredelitev in vrste razvrščanja snovi

---

Vpliv toplote na obliko snovi

Toplota lahko poveča temperaturo snovi, kar vpliva na spreminjanje stanja snovi. Taljenje in izhlapevanje sta dogodka, ki zahtevata toploto, saj je za ogrevanje kepe ledu ali izhlapevanje vode potrebna toplota.

---

Vendar kondenzacija in zmrzovanje ne zahtevata toplote, ampak jo sproščata, pojav nastanka rose zjutraj je primer spremembe oblike, ki sprošča toploto. Prav tako bo dogodek zmrzovanja sproščal določeno količino toplote, tako da bo voda zamrznila in tvorila ledene kocke.

---

Tako kot hladilnik (hladilnik) je uporaba dogodkov, ki spremenijo stanje tekočine v trdno snov, se orodje uporablja za odstranjevanje toplote v vodi. Tako se v hladilniku lahko tvorijo kocke ledu, ker je orodje sprostilo toploto v vodi.

---

Tako lahko sklepamo, da je snov, ki se v njej spremeni, posledica prisotnosti toplote v takem procesu snov potrebuje toploto, da spremeni svojo obliko, nekateri pa je ne potrebujejo izpuščen.

---

Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Razlike med metanolom in bencinom - opredelitev, zgodovina, proizvodnja, uporabe, značilnosti, delovne metode, onesnaževala

---

Vzorčna vprašanja in razprava

Prvo vprašanje

Izračunajte toploto, potrebno za dvig temperature mase 3 kg železa iz temperature 10 ° CoC do 80oC?

Znan cželezo = 450 J / kgoC

Je znan:

• m = 3 kg
• ∆T = 80oC – 10oC = 70oC
• cželezo = 450 J / kgoC

Vprašani: Q

Odgovor:

Za iskanje potrebne količine toplote lahko uporabimo naslednjo enačbo.

• Q = mc∆T
• Q = 3 × 450 × 70
• Q = 9,45 × 104 J
• = 94,5 kJ

Torej je potrebna toplota 94,5 kJ.

---

Drugo vprašanje

Anis pripravlja ledeni čaj za delavce v svoji hiši v posodi. Zmeša 0,5 kg ledu pri – 5oC z 1 kg čajne vode, katere temperatura je 20oC. Če izmenjava toplote poteka le med obema predmetoma, cled = 2.100 J / kgoC in cvode = 4.200 J / kgoC kakšna je končna temperatura pijače?

Je znan:

• mled = 0,5 kg
• Tled = -5oC
• Cces = 2.100 J / kgoC
• mvode = 1 kg
• Tvode = 20
• ctekočina = 4.200 J / kg C

Na vprašanje: TC

Odgovorite

Za določitev temperature mešanice (T­C­) lahko uporabimo črni princip, ki je naslednji.

• Vvode = Qled
• mvode × cvode × (Tvode–TC) = mled × cled × (TC– Tled)
• 1 × 4.200 × (20 – TC) = 0,5 × 2100 × (TC– (-5)
• 4.200 × (20 – TC) = 1,050 (TC + 5)
• 4 × (20 – TC) = (TC + 5) →obe strani sta deljeni z 1.050
• 80 – 4TC = TC + 5
• TC + 4TC = 80 – 5
• 5TC = 75
• TC = 75/5
• TC = 15

Končna temperatura pijače je torej 15oC.

---

Tretje vprašanje

Srebro ima vrelišče pri 961oC, toplota fuzije je 88 kJ / kg, specifična toplota pa 230 J / kgoC. Izračunajte toploto, potrebno za taljenje 16,5 kg srebra, katerega začetna temperatura je 20 ° CoC.

Je znan:

• mAg = 16,5 kg (Ag = Agentum, znanstveno ime srebro)
• LB = 88 kJ / kg = 8,8 × 104 J / kg
• TAg = 20oC
• Tališče srebra (TL) = 961oC
• cAg = 230 J / kgoC

Vprašani: Q

Rešitev:

Da bi rešili to težavo, se moramo zavedati, da se predmet stopi, ko temperatura doseže vrelišče. Pravzaprav je za dosego vrelišča potrebna tudi toplota. Torej je treba ta problem rešiti na dva načina.

1. Prvi korak je najti toploto za povišanje temperature, dokler ne doseže vrelišča.
2. Druga pot je najti toploto fuzije.

Toplota, potrebna za dvig temperature z 20oC do 961oC je naslednji.

• V1 = mc∆T
• V1 = 16,5 × 230 × (961 – 20)
• V1 = 3,61 × 106 J

Toploto fuzije srebra najdemo po naslednji enačbi.

• V2 = mlB
• V2 = 16,5 × (8,8 × 104)
• V2 = 1,452 × 106 J

Skupna vročina, potrebna za taljenje srebra od 20oC je naslednji.

• Vtot = Q1 + Q2
• Vtot = (3,61 × 106) + (1,452 × 106)
• Vtot = 5,062 × 106 J

Torej, toplota, potrebna za taljenje srebra, je 5,062 × 106 J.

---

Četrto vprašanje

100 gramov vode pri 70oC se nalije na blok ledu pri 0oC, dokler se ves led ne stopi. Če je toplota taljenja ledu 0,5 kcal / kg, specifična toplota vode pa 1 kcal / kgoC, določite maso stopljenega ledu.

Je znan:

• ma = 100 g = 0,1 kg
• Ta = 40oC
• Ca = 1 kcal / kg
• LB-led = 0,5 kcal / kg

Vprašani: mled

Rešitev:

V tem primeru voda odda toploto in led pridobi toploto, zato velja Črno načelo. Temperatura vode je enaka temperaturi ledu, ki je 0oC.

• Vvode = Qled
• maca∆T = mledLB
• 0,1 × 1 × (40 – 0) = mled × 0,5
• 0,5 mled = 4
• mled = 4/0,5
• mled = 8 kg

Torej, masa ledu, ki se izpere, je 8 kg.