Nhiệt động lực học
Trộn nóng & lạnh
Trộn một vật nóng và một vật lạnh; tìm nhiệt độ cân bằng.
Trộn nóng & lạnh — mô phỏng Nhiệt động lực học tương tác. Trộn một vật nóng và một vật lạnh; tìm nhiệt độ cân bằng. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.
Cân bằng nhiệt
Trộn một vật nóng và một vật lạnh; tìm nhiệt độ cân bằng.
Nhiệt lượng kế giả định hệ cô lập: nhiệt mất từ vật ấm bằng nhiệt vật lạnh nhận được. Nhiệt độ cuối cùng là trung bình theo khối lượng của nhiệt độ ban đầu khi nhiệt dung riêng khớp nhau. Cài đặt sẵn này dùng nhiệt dung rõ ràng để làm cho sự tiến tới cân bằng trở nên rõ ràng.
- Q_mất = Q_nhận
- T_eq được cân bằng theo mc
Tóm tắt điều tra
Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm
Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.
Câu hỏi lái xe
Thả một khối nhôm nóng vào trong nước lạnh hơn. Nếu bạn sử dụng một khối nhôm lớn hơn (khối lượng lớn hơn) ở cùng nhiệt độ ban đầu thì nhiệt độ cân bằng cuối cùng tăng hay giảm?
Dự đoán cân nặng
- Một khối nóng lớn hơn làm tăng nhiệt độ cân bằng cuối cùng.
- Khối nóng lớn hơn làm giảm nhiệt độ cân bằng cuối cùng.
- Nhiệt độ cuối cùng không phụ thuộc vào khối lượng của khối nhôm.
Vai trò thay đổi
Những gì bạn đặt:
- Khối lượng nhôm m₂ (kg)
Những gì bạn đo lường:
- Nhiệt độ cân bằng T_eq (K)
Cuộc điều tra diễn ra như thế nào
- Mở cài đặt trước hỗn hợp nóng-lạnh và nhấn Reset. 1 kg nước có nhiệt độ 290 K (thân 1) sẽ trộn lẫn với khối nhôm có nhiệt độ 400 K (thân 2).
- Kích hoạt tính năng đọc nhiệt độ cân bằng.
- Đặt khối lượng của khối nhôm cho mỗi lần thử và ghi lại nhiệt độ cân bằng.
phương trình điều khiển
Nhiệt độ cân bằng nhiệt lượng — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
Khi hai vật trao đổi nhiệt mà không tổn thất ra môi trường xung quanh, chúng sẽ ổn định ở nhiệt độ trung bình có trọng số - được tính bằng nhiệt dung m·c của mỗi vật chứ không chỉ khối lượng của nó.
Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì
- Đối với một lần thử, hãy tính T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) sử dụng nước m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K và nhôm c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. So sánh với bảng.
- Giải thích tại sao việc tăng khối lượng của khối nóng sẽ kéo nhiệt độ cân bằng lên cao hơn, mặc dù nhiệt dung riêng của nó (900 J/(kg·K)) thấp hơn nhiều so với nhiệt lượng riêng của nước (4186 J/(kg·K)).
Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm
- Nước có nhiệt dung riêng cao bất thường so với hầu hết các vật liệu. Giải thích tại sao khí hậu ven biển có xu hướng dao động nhiệt độ nhẹ hơn khu vực nội địa, sử dụng ý tưởng cân bằng năng lượng tương tự như thí nghiệm này.
- Nhiệt lượng bị mất bởi khối nhôm phải bằng nhiệt lượng mà nước thu được (bảo toàn năng lượng, giả sử không có tổn thất cho môi trường xung quanh). Đối với một lần thử, hãy xác minh điều này bằng cách sử dụng Q = mcΔT cho mỗi đối tượng.
- 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
- Chào mừng đến hỗn hợp nóng-lạnh
- Chọn vật lạnh
- Nhấn Phát
- Trộn đến một nhiệt độ
- Mở Trình kiểm tra
- Hoàn thành!
Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.
Mở phòng thí nghiệm tương tác →