Termodinàmica
Barreja calent i fred
Barreja un cos calent i un de fred; troba la temperatura d'equilibri.
Barreja calent i fred — simulació interactiva de Termodinàmica. Barreja un cos calent i un de fred; troba la temperatura d'equilibri. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.
Equilibri tèrmic
Barreja un cos calent i un de fred; troba la temperatura d'equilibri.
La calorimetria assumeix un sistema aïllat: la calor perduda pel cos calent iguala la guanyada pel fred. La temperatura final és la mitjana ponderada per masses de les temperatures inicials quan les calors específiques coincideixen. Aquest predefinit fa servir capacitats calorífiques explícites per fer visible l'apropament a l'equilibri.
- Q_lost = Q_gained
- T_eq ponderada per mc
Resum de la investigació
Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori
El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.
Pregunta conductora
Un bloc calent d'alumini cau en aigua més freda. Si fas servir un bloc d'alumini més gran (més massa) a la mateixa temperatura inicial, la temperatura final d'equilibri puja o baixa?
Prediccions a valorar
- Un bloc calent més gran puja la temperatura final d'equilibri.
- Un bloc calent més gran baixa la temperatura final d'equilibri.
- La temperatura final no depèn de la massa del bloc d'alumini.
Rols de les variables
El que tu defines:
- Massa d'alumini m₂ (kg)
El que tu mesures:
- Temperatura d'equilibri T_eq (K)
Com funciona la investigació
- Obre el predefinit «Calorimetria» i prem Restableix. 1 kg d'aigua a 290 K (body1) es barrejarà amb un bloc d'alumini a 400 K (body2).
- Activa la lectura de temperatura d'equilibri.
- Defineix la massa del bloc d'alumini per a cada prova i enregistra la temperatura d'equilibri.
Equació governant
Temperatura d'equilibri calorimètric — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
Quan dos cossos intercanvien calor sense pèrdues a l'entorn, s'assenten en una temperatura mitjana ponderada — ponderada per la capacitat calorífica m·c de cada cos, no només per la seva massa.
El que el full imprimible demana treballar a l'alumne
- Per a una prova, calcula T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) amb aigua m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, i alumini c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Compara-ho amb la taula.
- Explica per què incrementar la massa del bloc calent estira la temperatura d'equilibri cap amunt, tot i que la seva calor específica (900 J/(kg·K)) és molt més baixa que la de l'aigua (4186 J/(kg·K)).
On apareix això més enllà del laboratori
- L'aigua té una calor específica inusualment alta comparada amb la majoria de materials. Explica per què els climes costaners tenen oscil·lacions de temperatura més suaus que les zones de l'interior, amb la mateixa idea de balanç d'energia que aquest experiment.
- La calor perduda pel bloc d'alumini hauria d'igualar exactament la guanyada per l'aigua (conservació de l'energia, suposant cap pèrdua a l'entorn). Per a una prova, verifica-ho amb Q = mcΔT per a cada cos.
- 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
- Benvingut a Barreja calent-fred
- Selecciona el cos fred
- Prem Reprodueix
- Barrejant cap a una sola temperatura
- Obre el panell de Propietats
- Ho has aconseguit!
Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.
Obre el laboratori interactiu →
Descarrega el full de treball →