Termodinamika
Karstā un aukstā maisīšana
Sajauc karstu un aukstu ķermeni; atrodi līdzsvara temperatūru.
Karstā un aukstā maisīšana — interaktīva Termodinamika simulācija. Sajauc karstu un aukstu ķermeni; atrodi līdzsvara temperatūru. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Siltumiskais līdzsvars
Sajauc karstu un aukstu ķermeni; atrodi līdzsvara temperatūru.
Kalorimetrija pieņem izolētu sistēmu: siltums, ko zaudē siltais ķermenis, ir vienāds ar siltumu, ko iegūst aukstais. Galīgā temperatūra ir ar masām svērtā sākuma temperatūru vidējā vērtība, kad siltumietilpības sakrīt. Šis eksperiments izmanto nepārprotamas siltumietilpības, lai pieeju līdzsvaram padarītu redzamu.
- Q_lost = Q_gained
- T_eq svērta ar mc
Izpētes kopsavilkums
Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju
Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.
Virzošais jautājums
Karsts alumīnija bloks tiek iemests vēsākā ūdenī. Ja izmanto lielāku alumīnija bloku (vairāk masas) tajā pašā sākuma temperatūrā, vai galīgā līdzsvara temperatūra iet augšup vai lejup?
Prognozes, ko svērt
- Lielāks karstais bloks paaugstina galīgo līdzsvara temperatūru.
- Lielāks karstais bloks pazemina galīgo līdzsvara temperatūru.
- Galīgā temperatūra nav atkarīga no alumīnija bloka masas.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Alumīnija masa m₂ (kg)
Ko tu mēri:
- Līdzsvara temperatūra T_eq (K)
Kā izpēte norit
- Atver karstā un aukstā maisīšanas eksperimentu un nospied Atiestatīt. 1 kg ūdens pie 290 K (body1) tiks sajaukts ar alumīnija bloku pie 400 K (body2).
- Ieslēdz līdzsvara temperatūras rādījumu.
- Iestati alumīnija bloka masu katram mēģinājumam un ieraksti līdzsvara temperatūru.
Noteicošais vienādojums
Kalorimetriskā līdzsvara temperatūra — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
Kad divi ķermeņi apmaina siltumu bez zudumiem apkārtnei, tie apstājas pie svērtās vidējās temperatūras — svērtas ar katra ķermeņa siltumietilpību m·c, ne tikai ar tā masu.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Vienam mēģinājumam izrēķini T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) ar ūdenim m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, un alumīnijam c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Salīdzini ar tabulu.
- Izskaidro, kāpēc karstā bloka masas palielināšana velk līdzsvara temperatūru augstāk, kaut tā siltumietilpība (900 J/(kg·K)) ir daudz zemāka nekā ūdens (4186 J/(kg·K)).
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Ūdenim ir neparasti augsta siltumietilpība salīdzinājumā ar vairumu materiālu. Izskaidro, kāpēc piekrastes klimatiem mēdz būt maigākas temperatūras svārstības nekā iekšzemes apgabaliem, izmantojot to pašu enerģijas bilances ideju kā šis eksperiments.
- Siltumam, ko zaudē alumīnija bloks, vajadzētu tieši vienāties ar siltumu, ko iegūst ūdens (enerģijas saglabāšanās, pieņemot, ka zudumu apkārtnei nav). Vienam mēģinājumam verificē to ar Q = mcΔT katram ķermenim.
- 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
- Sveicināts karstā un aukstā maisīšanas eksperimentā
- Atlasīts auksto ķermeni
- Nospied „Atskaņot”
- Maisīšanās līdz vienai temperatūrai
- Atver Īpašību paneli
- Tev izdevās!
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →