Термодинамика
Смесване на топло и студено
Смеси топло и студено тяло; намери температурата на равновесие.
Смесване на топло и студено — интерактивна симулация Термодинамика. Смеси топло и студено тяло; намери температурата на равновесие. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.
Топлинно равновесие
Смеси топло и студено тяло; намери температурата на равновесие.
Калориметрията приема изолирана система: топлината, загубена от топлото тяло, е равна на топлината, получена от студеното. Крайната температура е претеглената с масите средна стойност на началните температури, когато специфичните топлоемкости съвпадат. Тази настройка ползва явни топлоемкости, за да направи приближаването към равновесие видимо.
- Q_lost = Q_gained
- T_eq претеглено с mc
Резюме на изследването
Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията
Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.
Водещ въпрос
Горещ алуминиев блок е пуснат в по-студена вода. Ако ползваш по-голям алуминиев блок (повече маса) при същата начална температура, крайната температура на равновесие отива нагоре или надолу?
Предсказвания за преценка
- По-голям горещ блок покачва крайната температура на равновесие.
- По-голям горещ блок сваля крайната температура на равновесие.
- Крайната температура не зависи от масата на алуминиевия блок.
Роли на променливите
Какво задаваш ти:
- Маса на алуминия m₂ (kg)
Какво измерваш:
- Температура на равновесие T_eq (K)
Как протича изследването
- Отвори настройката смесване на топло и студено и натисни Нулирай. 1 kg вода на 290 K (body1) ще се смеси с алуминиев блок на 400 K (body2).
- Включи показанието за температура на равновесие.
- Задай масата на алуминиевия блок за всеки опит и запиши температурата на равновесие.
Управляващо уравнение
Калориметрична температура на равновесие — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
Когато две тела обменят топлина без загуби към околната среда, те се установяват на претеглена средна температура — претеглена с топлоемността m·c на всяко тяло, не само с масата му.
Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист
- За един опит изчисли T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) с вода m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, и алуминий c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Сравни с таблицата.
- Обясни защо увеличаването на масата на горещия блок дърпи температурата на равновесие нагоре, макар специфичната му топлоемност (900 J/(kg·K)) да е много по-ниска от тази на водата (4186 J/(kg·K)).
Къде това се появява извън лабораторията
- Водата има необичайно висока специфична топлоемност в сравнение с повечето материали. Обясни защо крайбрежните климатци се отличават с по-меки температурни люлеения от вътрешните области, ползвайки същата идея за енергиен баланс като този експеримент.
- Топлината, загубена от алуминиевия блок, трябва точно да е равна на топлината, получена от водата (запазване на енергията, без загуби към околната среда). За един опит провери това с Q = mcΔT за всяко тяло.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.1 Thermal energy transfers
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Middle School Physical Science — Energy transfer between materials
- Добре дошъл при смесването на топло и студено
- Избери студеното тяло
- Натисни Пусни
- Смесване до една температура
- Отвори панела Свойства
- Справи се!
Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.
Отвори интерактивната лаборатория →