Termodinamika
Mešanje vročega in hladnega
Zmešaj vroče in hladno telo; poišči ravnovesno temperaturo.
Mešanje vročega in hladnega — interaktivna simulacija Termodinamika. Zmešaj vroče in hladno telo; poišči ravnovesno temperaturo. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Toplotno ravnovesje
Zmešaj vroče in hladno telo; poišči ravnovesno temperaturo.
Kalorimetrija privzame izoliran sistem: toplota, izgubljena od toplega telesa, je enaka toploti, dobljeni od hladnega. Končna temperatura je masno uteženo povprečje začetnih temperatur, ko se specifični toploti ujemata. Ta prednastavitev uporablja izrecne toplotne kapacitete, da približevanje ravnovesju postane vidno.
- Q_lost = Q_gained
- T_eq utežen z mc
Oris preiskave
Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij
Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.
Vodilno vprašanje
Vroč aluminijast blok je spuščen v hladnejšo vodo. Če uporabiš večji aluminijast blok (večjo maso) pri isti začetni temperaturi, ali končna ravnovesna temperatura gre gor ali dol?
Predvidevanja za pretehtanje
- Večji vroči blok dvigne končno ravnovesno temperaturo.
- Večji vroči blok zniža končno ravnovesno temperaturo.
- Končna temperatura ni odvisna od mase aluminijastega bloka.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Masa aluminija m₂ (kg)
Kaj izmeriš:
- Ravnovesna temperatura T_eq (K)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev hot-cold-mix in pritisni Ponastavi. 1 kg vode pri 290 K (body1) se bo zmešal z aluminijastim blokom pri 400 K (body2).
- Omogoči odčitek ravnovesne temperature.
- Nastavi maso aluminijastega bloka za vsak poskus in zabeleži ravnovesno temperaturo.
Vodilna enačba
Kalorimetrična ravnovesna temperatura — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
Ko dve telesi izmenjujeta toploto brez izgub v okolico, se umirita na uteženo povprečno temperaturo — uteženo s toplotno kapaciteto m·c vsakega telesa, ne samo z maso.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Za en poskus izračunaj T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) z vodo m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, in aluminijem c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Primerjaj s tabelo.
- Razloži, zakaj večanje mase vročega bloka vleče ravnovesno temperaturo višje, čeprav je njegova specifična toplota (900 J/(kg·K)) precej nižja od vodine (4186 J/(kg·K)).
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Voda ima neobičajno visoko specifično toploto glede na večino materialov. Z isto idejo energijskega ravnotežja kot ta poskus razloži, zakaj imajo obalne klime navadno milejša nihanja temperatur kot celinska območja.
- Toplota, ki jo je izgubil aluminijast blok, bi morala biti točno enaka toploti, ki jo je dobila voda (ohranitev energije, ob predpostavki izgulb proti okolici). Za en poskus preveri to z Q = mcΔT za vsako telo.
- 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
- Dobrodošli pri mešanju vročega in hladnega
- Izberi hladno telo
- Pritisni Predvajaj
- Mešanje v eno temperaturo
- Odpri ploščo Lastnosti
- Uspelo ti je!
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →