Termodinamik
Sıcak ve soğuk karışımı
Sıcak ve soğuk bir cismi karıştırın; denge sıcaklığını bulun.
Sıcak ve soğuk karışımı — etkileşimli Termodinamik simülasyonu. Sıcak ve soğuk bir cismi karıştırın; denge sıcaklığını bulun. Canlı SI ölçümleri ve rehberli öğreticiyle ücretsiz, tarayıcı tabanlı sanal fizik laboratuvarı.
Termal denge
Sıcak ve soğuk bir cismi karıştırın; denge sıcaklığını bulun.
Kalorimetri yalıtılmış bir sistem varsayar: sıcak cismin kaybettiği ısı, soğuk cismin kazandığı ısıya eşittir. Özgül ısılar eşleştiğinde, son sıcaklık başlangıç sıcaklıklarının kütle ağırlıklı ortalamasıdır. Bu ön ayar, dengeye yaklaşımı görünür kılmak için açık ısı kapasiteleri kullanır.
- Q_lost = Q_gained
- T_eq, mc ile ağırlıklandırılır
Araştırma özeti
Laboratuvarı açmadan önce soruyu planlayın
Bu özet, önceden oluşturulmuş sayfayı yansıtır: yönlendirici soru, yarışan tahminler, değişken rolleri, yöneten yasalar, kurulum, analiz ve geliştirme istemleri görünür kalır ve bu sırayı izler.
Sürüş sorusu
Sıcak bir alüminyum blok daha soğuk suya bırakılıyor. Aynı başlangıç sıcaklığında daha büyük bir alüminyum blok (daha fazla kütle) kullanırsanız, son denge sıcaklığı artar mı yoksa azalır mı?
Tartılacak tahminler
- Daha büyük bir sıcak blok nihai denge sıcaklığını yükseltir.
- Daha büyük bir sıcak blok, nihai denge sıcaklığını düşürür.
- Nihai sıcaklık alüminyum bloğun kütlesine bağlı değildir.
Değişken roller
Neyi ayarladınız:
- Alüminyum kütlesi m₂ (kg)
Ölçtüğünüz şey:
- Denge sıcaklığı T_eq (K)
Araştırma nasıl yürütülüyor?
- Sıcak-soğuk karışım ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. 290 K sıcaklıktaki (gövde1) 1 kg su, 400 K sıcaklıktaki (gövde2) alüminyum blokla karışacaktır.
- Denge sıcaklığı okumasını etkinleştirin.
- Her deneme için alüminyum bloğun kütlesini ayarlayın ve denge sıcaklığını kaydedin.
Yönetim denklemi
Kalorimetrik Denge Sıcaklığı — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
İki cisim, çevreye herhangi bir kayıp vermeden ısı alışverişinde bulunduğunda, ağırlıklı ortalama bir sıcaklığa sabitlenirler; bu sıcaklık, yalnızca kütlesiyle değil, her bir cismin ısı kapasitesi m·c ile ağırlıklandırılır.
Yazdırılabilir çalışma sayfasının öğrencilerden neyi çözmelerini istediği
- Bir deneme için, su m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K ve alüminyum c₂ = 900 J/(kg·K) kullanarak T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) değerini hesaplayın, T₂ = 400 K. Tabloyla karşılaştırın.
- Sıcak bloğun kütlesinin arttırılmasının, özgül ısısı (900 J/(kg·K)) suyunkinden (4186 J/(kg·K)) çok daha düşük olmasına rağmen neden denge sıcaklığını daha yüksek hale getirdiğini açıklayın.
Bunun laboratuvarın ötesinde ortaya çıktığı yer
- Su, çoğu malzemeyle karşılaştırıldığında alışılmadık derecede yüksek bir özgül ısıya sahiptir. Bu deneyle aynı enerji dengesi fikrini kullanarak kıyı iklimlerinin neden iç bölgelere göre daha hafif sıcaklık dalgalanmalarına sahip olduğunu açıklayın.
- Alüminyum bloğun kaybettiği ısı, suyun kazandığı ısıya tam olarak eşit olmalıdır (çevreye kayıp olmadığı varsayılarak enerji tasarrufu). Bir deneme için, bunu her cisim için Q = mcΔT kullanarak doğrulayın.
- 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
- Hoş geldiniz: sıcak soğuk karışım
- Seçin: soğuk cisim
- Oynat'a basın
- Tek bir sıcaklığa karışma
- Denetleyiciyi açın
- Başardınız!
Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.