Termodünaamika
Kuum–külm segamine
Sega kuum ja külm keha; leia tasakaalutemperatuur.
Kuum–külm segamine — interaktiivne Termodünaamika simulatsioon. Sega kuum ja külm keha; leia tasakaalutemperatuur. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Soojuslik tasakaal
Sega kuum ja külm keha; leia tasakaalutemperatuur.
Kalorimeetria eeldab isoleeritud süsteemi: soojalt kehalt kadunud soojus võrdub külmale saadud soojusega. Lõpptemperatuur on algtemperatuuride massiga kaalutud keskmine, kui erisoojused kattuvad. See eelseadistus kasutab selgesõnalisi soojusmahtuvusi, et tasakaalu poole liikumine nähtav oleks.
- Q_lost = Q_gained
- T_eq kaalutud mc-ga
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
Kuum alumiiniumplokk lastakse jahedamasse vette. Kui sa kasutad suuremat alumiiniumplokki (rohkem massi) sama alghtemperatuuriga, kas lõplik tasakaalutemperatuur tõuseb või langeb?
Kaalutavad ennustused
- Suurem kuum plokk tõstab lõplikku tasakaalutemperatuuri.
- Suurem kuum plokk langetab lõplikku tasakaalutemperatuuri.
- Lõpptemperatuur ei sõltu alumiiniumploki massist.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Alumiiniumi mass m₂ (kg)
Mida sa mõõdad:
- Tasakaalutemperatuur T_eq (K)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava kuuma-külma segamise eelseadistus ja vajuta Lähtesta. 1 kg vett temperatuuril 290 K (body1) seguneb alumiiniumplokiga temperatuuril 400 K (body2).
- Lülita sisse tasakaalutemperatuuri näit.
- Sea iga katse jaoks alumiiniumploki mass ja kirjuta üles tasakaalutemperatuur.
Juhtiv võrrand
Kalorimeetriline tasakaalutemperatuur — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
Kui kaks keha vahetavad soojust ilma kadudeta ümbrusesse, seavad nad end sisse kaalutud keskmisel temperatuuril — kaalutud kummagi keha soojusmahtuvusega m·c, mitte ainult massiga.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂), kasutades vee jaoks m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, ja alumiiniumi jaoks c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Võrdle tabeliga.
- Selgita, miks kuuma ploki massi suurendamine tõmbab tasakaalutemperatuuri kõrgemale, kuigi tema erisoojus (900 J/(kg·K)) on palju väiksem kui veel (4186 J/(kg·K)).
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Vedelikel ja eriti veel on võrreldes enamiku materjalidega ebaharilikult kõrge erisoojus. Selgita samas energia-bilansi ideed kasutades, miks rannikukliimas on temperatuuri kõikumised tavaliselt leebemad kui sisemaal.
- Alumiiniumploki kaotatud soojus peaks täpselt võrduma vee saadud soojusega (energia jäävus, eeldades ümbruse kadude puudumist). Kontrolli seda ühes katses, kasutades Q = mcΔT kummagi keha jaoks.
- 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
- Tere tulemast kuum-külm segamise juurde
- Vali külm keha
- Vajuta Esita
- Segamine üheks temperatuuriks
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.