Termodynamik
Blandning av varmt och kallt
Blanda en varm och en kall kropp; bestäm jämviktstemperaturen.
Blandning av varmt och kallt — interaktiv Termodynamik-simulering. Blanda en varm och en kall kropp; bestäm jämviktstemperaturen. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Termisk jämvikt
Blanda en varm och en kall kropp; hitta jämviktstemperaturen.
Kalorimetri antar ett isolerat system: värmen som förloras av den varma kroppen är lika stor som värmen som tas upp av den kalla. Sluttonperaturen är det massviktade medelvärdet av initialtemperaturerna när specifika värmekapaciteter matchar. Den här förinställningen använder explicita värmekapaciteter för att göra vägen till jämvikt synlig.
- Q_lost = Q_gained
- T_eq viktat med mc
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
Ett varmt aluminiumblock tappas i kallare vatten. Om du använder ett större aluminiumblock (mer massa) med samma starttemperatur, går den slutliga jämviktstemperaturen upp eller ner?
Förutsägelser att väga
- Ett större varmt block höjer den slutliga jämviktstemperaturen.
- Ett större varmt block sänker den slutliga jämviktstemperaturen.
- Sluttemperaturen beror inte av aluminiumblockets massa.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Aluminiummassa m₂ (kg)
Det du mäter:
- Jämviktstemperatur T_eq (K)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Blandning av varmt och kallt och tryck på Återställ. 1 kg vatten vid 290 K (body1) blandas med ett aluminiumblock vid 400 K (body2).
- Aktivera avläsningen av jämviktstemperaturen.
- Ställ in aluminiumblockets massa för varje försök och notera jämviktstemperaturen.
Styrande ekvation
Kalorimetrisk jämviktstemperatur — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
När två kroppar utbyter värme utan förluster till omgivningen stannar de vid ett viktat medelvärde av temperaturerna — viktat med varje kropps värmekapacitet m·c, inte bara dess massa.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) med vatten m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K, och aluminium c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Jämför med tabellen.
- Förklara varför en ökad massa hos det varma blocket drar jämviktstemperaturen högre, även om dess specifika värmekapacitet (900 J/(kg·K)) är mycket lägre än vattnets (4186 J/(kg·K)).
Var det här syns utanför labbet
- Vatten har ovanligt hög specifik värmekapacitet jämfört med de flesta material. Förklara varför kustklimat tenderar att ha mildare temperatursvängningar än inlandet, med samma energibalansidé som detta experiment.
- Värmen som aluminiumblocket förlorar ska exakt motsvara värmen som vattnet får (energibevarande, förutsatt inga förluster till omgivningen). Verifiera detta för ett försök med Q = mcΔT för varje kropp.
- 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
- Välkommen till Varm-kall-blandning
- Välj den kalla kroppen
- Tryck på Spela upp
- Blandning till en temperatur
- Öppna panelen Egenskaper
- Klart!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.