Termodinamika
Meleg és hideg keverése
Keverj egy meleg és egy hideg testet; találd meg az egyensúlyi hőmérsékletet.
Meleg és hideg keverése — interaktív Termodinamika szimuláció. Keverj egy meleg és egy hideg testet; találd meg az egyensúlyi hőmérsékletet. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Hőegyensúly
Keverj egy meleg és egy hideg testet; találd meg az egyensúlyi hőmérsékletet.
A kalorimetria izolált rendszert feltételez: a meleg test által leadott hő egyenlő a hideg által felvetttel. A végső hőmérséklet a kezdeti hőmérsékletek tömeg szerinti súlyozott átlaga, ha a fajlagos hők megegyeznek. Ez az előbeállítás explicit hőkapacitásokat használ, hogy az egyensúlyba kerülés látható legyen.
- Q_lost = Q_gained
- T_eq mc-vel súlyozva
Vizsgálódási összefoglaló
Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort
Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.
Vezérlő kérdés
Egy forró alumíniumblokkot hidegebb vízbe ejtenek. Ha nagyobb alumíniumblokkot (nagyobb tömeget) használsz ugyanazon kiinduló hőmérsékleten, fel- vagy lemegy a végső egyensúlyi hőmérséklet?
Mérlegelendő jóslatok
- A nagyobb forró blokk felviszi a végső egyensúlyi hőmérsékletet.
- A nagyobb forró blokk lenyomja a végső egyensúlyi hőmérsékletet.
- A véghőmérséklet nem függ az alumíniumblokk tömegétől.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Alumínium tömege m₂ (kg)
Amit mérsz:
- Egyensúlyi hőmérséklet T_eq (K)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg a hot-cold-mix előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. 1 kg 290 K-es víz (body1) keveredik egy 400 K-es alumíniumblokkkal (body2).
- Engedélyezd az egyensúlyi hőmérséklet kijelzőt.
- Állítsd be az alumíniumblokk tömegét minden mérésnél, és rögzítsd az egyensúlyi hőmérsékletet.
Vezéregyenlet
Kalorimetriai egyensúlyi hőmérséklet — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
Amikor két test veszteség nélkül cserél hőt, súlyozott átlaghőmérsékleten rendezkednek be — súlyozva minden test m·c hőkapacitásával, nem csak a tömegével.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Egy mérésnél számítsd ki a T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) képletet vízre m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, alumíniumra c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K használatával. Hasonlítsd a táblázathoz.
- Magyarázd meg, miért húzza feljebb az egyensúlyi hőmérsékletet a forró blokk tömegének növelése, noha a fajlagos hőkapacitása (900 J/(kg·K)) sokkal alacsonyabb a vízénél (4186 J/(kg·K)).
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- A víz szokatlanul magas fajlagos hővel bír a legtöbb anyaghoz képest. Magyarázd meg, miért enyhébbek a partsáv éghajlatának hőmérséklet-ingadozásai, mint a belterületeké, ugyanazzal az energiamegmaradási gondolatmenettel, mint e kísérletben.
- Az alumíniumblokk által leadott hőnek pontosan egyenlőnek kell lennie a víz által felvett hővel (energiamegmaradás, a környezetnek történt veszteség elhanyagolásával). Egy mérésnél ellenőrizd ezt Q = mcΔT használatával mindkét testre.
- 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
- Üdv a Meleg-hideg keverésnél
- Válaszd ki a hideg testet
- Nyomd meg az Indítást
- Keverés egy hőmérsékletre
- Nyisd meg a Tulajdonságok panelt
- Sikerült!
Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.