Termodinamika
Karšto ir šalto maišymas
Maišyk karštą ir šaltą kūną; rask pusiausvyros temperatūrą.
Karšto ir šalto maišymas — interaktyvi Termodinamika simuliacija. Maišyk karštą ir šaltą kūną; rask pusiausvyros temperatūrą. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Šiluminė pusiausvyra
Maišyk karštą ir šaltą kūną; rask pusiausvyros temperatūrą.
Kalorimetrija remiasi izoliuota sistema: šiluma, prarasta šiltojo kūno, lygi šalčiausiojo įgytai šilumai. Galutinė temperatūra yra masėmis svertutinė pradinių temperatūrų vidurkis, kai savitosios šiluminės talpos sutampa. Šis eksperimentas naudoja aiškias šiluminės talpas, kad priartėjimas prie pusiausvyros būtų matomas.
- Q_lost = Q_gained
- T_eq svertas su mc
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Karštas aliuminio blokas įmetamas į vėsesnį vandenį. Jei paimsi didesnį aliuminio bloką (daugiau masės) toje pačioje pradinėje temperatūroje, ar galutinė pusiausvyros temperatūra kyla ar krenta?
Svarstytini spėjimai
- Didesnis karštas blokas kelia galutinę pusiausvyros temperatūrą.
- Didesnis karštas blokas žemina galutinę pusiausvyros temperatūrą.
- Galutinė temperatūra nepriklauso nuo aliuminio bloko masės.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Aliuminio masė m₂ (kg)
Ką tu matauji:
- Pusiausvyros temperatūra T_eq (K)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Kalorimetrija“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. 1 kg vandens 290 K (body1) maišysis su aliuminio bloku 400 K (body2).
- Įjunk pusiausvyros temperatūros rodmuo.
- Nustatyk aliuminio bloko masę kiekvienam bandymui ir užsirašyk pusiausvyros temperatūrą.
Valdančioji lygtis
Kalorimetrinė pusiausvyros temperatūra — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
Kai du kūnai keičiasi šiluma be nuostolių aplinkai, jie nusistovi svertutinės vidurkio temperatūroje — sverti kiekvieno kūno šilumine talpa m·c, o ne tik mase.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) naudodamas vandens m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, ir aliuminio c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Palygink su lentele.
- Paaiškink, kodėl karšto bloko masės didinimas traukia pusiausvyros temperatūrą aukštyn, nors jo savitoji šiluminė talpa (900 J/(kg·K)) gerokai mažesnė už vandens (4186 J/(kg·K)).
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Vanduo turi neįprastai aukštą savitąją šiluminę talpą, lyginant su dauguma medžiagų. Paaiškink, kodėl pakrančių klimatuose būna švelnesni temperatūros svyravimai nei žemyno gilumoje, naudodamas tą pačią energijos balanso idėją kaip šis eksperimentas.
- Aliuminio bloko prarasta šiluma turėtų tiksliai lygti vandens įgytai šilumai (energijos tvermė, tariant, kad nėra nuostolių aplinkai). Vienam bandymui patikrink tai naudodamas Q = mcΔT kiekvienam kūnui.
- 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
- Sveiki atvykę prie karšto ir šalto maišymo
- Pasirink šaltąjį kūną
- Spausk Leisti
- Maišymasis iki vienos temperatūros
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →