Termodynamika
Miešanie tepla a chladu
Zmiešaj teplé a studené teleso; nájdi teplotu rovnováhy.
Miešanie tepla a chladu — interaktívna simulácia Termodynamika. Zmiešaj teplé a studené teleso; nájdi teplotu rovnováhy. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Tepelná rovnováha
Zmiešaj teplé a studené teleso; nájdi teplotu rovnováhy.
Kalorimetria predpokladá izolovaný systém: teplo odovzdané teplým telesom sa rovná teplu prijatému studeným. Konečná teplota je hmotnostne váženým priemerom počiatočných teplôt, keď sa mernej tepelné kapacity zhodujú. Táto predvolba používa explicitné tepelné kapacity, aby bolo približovanie k rovnováhe viditeľné.
- Q_lost = Q_gained
- T_eq vážené mc
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Teplý hliníkový blok je vhodený do chladnejšej vody. Ak použiješ väčší hliníkový blok (viac hmotnosti) pri tej istej štartovacej teplote, pôjde konečná rovnovážna teplota hore alebo dole?
Predikcie na zváženie
- Väčší teplý blok zvyšuje konečnú rovnovážnu teplotu.
- Väčší teplý blok znižuje konečnú rovnovážnu teplotu.
- Konečná teplota nezávisí na hmotnosti hliníkového bloku.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Hmotnosť hliníka m₂ (kg)
Čo meriaš:
- Rovnovážna teplota T_eq (K)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu miešanie teplá a studena a stlač Resetovať. 1 kg vody pri 290 K (body1) sa zmieša s hliníkovým blokom pri 400 K (body2).
- Zapni odčítanie rovnovážnej teploty.
- Nastav hmotnosť hliníkového bloku pre každý pokus a zaznamenaj rovnovážnu teplotu.
Riadiaca rovnica
Kalorimetrická rovnovážna teplota — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
Keď dve telesá vymieňajú teplo bez strát do okolia, usadia sa na váženom priemere teplôt — vážené tepelnou kapacitou m·c každého telesa, nie len jeho hmotnosťou.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) s vodou m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K a hliníkom c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Porovnaj s tabuľkou.
- Vysvetli, prečo zväčšenie hmotnosti teplého bloku ťahá rovnovážnu teplotu vyššie, hoci jeho merná tepelná kapacita (900 J/(kg·K)) je oveľa nižšia než vody (4186 J/(kg·K)).
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Voda má neobvykle vysokú mernú tepelnú kapacitu v porovnaní s väčšinou materiálov. Vysvetli, prečo pobrežné podnebia majú tendenciu mať miernejšie teplotné výkyvy než vnútrozemské oblasti, s použitím tej istej myšlienky energetickej rovnováhy ako tento experiment.
- Teplo stratené hliníkovým blokom by sa malo presne rovnať teplu prijatému vodou (zachovanie energie, za predpokladu strát do okolia). Pre jeden pokus to over pomocou Q = mcΔT pre každé teleso.
- 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
- Vitaj pri zmiešavaní teplá a studena
- Vyber studené teleso
- Stlač Prehrať
- Miešanie na jednu teplotu
- Otvor panel Vlastnosti
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →