Что быстрее нагревается железо или медь: Что нагреется быстрее стекло или медь

Японские извращения. Медные монеты эффективно охлаждают ноутбук / Хабр

^{Фото: Сузуки Акинори}

Многих из нас ежедневно работают с ноутбуком. У некоторых это вообще основной и единственный компьютер. Наверняка они отлично знают, что при интенсивном использовании ноутбук довольно сильно нагревается. Например, верхняя часть клавиатуры Macbook Pro 2012 года нагревается до 48,2°C, кадры термосъёмки под катом.

Производители стараются сделать новые модели как можно производительнее и компактнее. Печально, что при этом неизбежно страдает охлаждение.

Японский инженер Сузуки Акинори (Suzuki Akinori) нашёл оригинальный выход из ситуации: его самодельный радиатор для ноутбука состоит из… стопок монет по 10 иен из медного сплава, установленных на самую горячую часть корпуса.

Идея вполне логичная. Медь обладает большей теплопроводностью, чем пластик и алюминий, из которых сделан корпус практически любого ноутбука.

Как видно из таблицы, теплопроводность обычного пластика минимальна. Этот материал является не проводником тепла, а типичным теплоизолятором.

Согласно законам термодинамики, это означает, что если температура медного радиатора ниже температуры пластикового/алюминиевого корпуса, то медь будет эффективно отводить тепло от корпуса. В свою очередь, рассеивание тепла воздухом является конвективным процессом и практически не зависит от теплопроводности отдающего тепло материала, а зависит только от характеристик воздуха (температура, влажность, скорость обтекания).

Производители электроники пытаются решить эту проблему с помощью теплорассеивающих полимерных композитов, но эти материалы пока не нашли широкого применения, так что пластиковый корпус почти любого электронного гаджета всегда заметно нагревается при использовании.

Как видно на данных термосъёмки Macbook Pro 2012 года, корпус ноутбука максимально нагревается в верхней части клавиатуры и вдоль экрана. Именно там удобнее всего расположить стопки монет.

^{Фото: Сузуки Акинори}

Идею Сузуки Акинори подхватили другие. Теми же десятииеновыми монетками некоторые умельцы начали охлаждать видеокарты и материнские платы.

^{Фото: Сузуки Акинори}

Эффективность такого охлаждения не совсем изучена. Хорошо бы провести тщательное исследование в лабораторных условиях. Но судя по отзывам в твиттере автора, способ очень даже эффективно показал себя на ноутбуках многих пользователей.

Для сравнения, российские монеты 10-50 копеек сделаны из латуни, коэффициент теплопроводности которой составляет 106 Вт/(м·К). Это ниже, чем у алюминия, так что охлаждать алюминиевый корпус такими монетами нет смысла, а вот пластмассовый — вполне (разница в 100 раз).

К сожалению, из чистой меди монеты в России не чеканят с 1926 года. До этого медные копейки выпускались с 1700 года.

КАСТРЮЛИ ХОРОШИЕ И РАЗНЫЕ | Наука и жизнь

Физик по образованию, журналист по профессии, Наталья Павловна Коноплева написала немало статей и книг о бытовой технике и о домоводстве (две последние ее книги называются «Маленькие хитрости находчивой хозяйки» и «Домашнее хозяйство»). На страницах «Науки и жизни» выступает впервые.

Посуда из нержавеющей стали.

Эмалированные кастрюли и ковшики.

Корпус этой посуды — из алюминия. Стенки снаружи покрыты нержавеющим защитным слоем, а изнутри — антипригарным.

Сковороды с тефлоновым покрытием.

В скороварке можно сварить мясо или овощи гораздо быстрее, чем обычно. Давление внутри кастрюли регулируется благодаря специальному клапану.

‹

›

Открыть в полном размере

«Хорошая кастрюля — хороший обед», — говорит французская пословица. И здесь нечего возразить. Кстати, в кастрюльном деле еще далеко не все изобретено. В последнее время появилось немало интересных новинок. Пройдемся с ревизией по нашему кухонному арсеналу.

АЛЮМИНИЕВЫЕ КАСТРЮЛИ сравнительно недавно были самыми распространенными. Они относительно дешевы, легки и долговечны. Алюминий — хороший проводник тепла, поэтому вода закипает в такой кастрюле быстрее, чем, скажем, в эмалированной. Но посуда со слишком тонкими стенками легко деформируется, поэтому из алюминиевых кастрюль предпочтительнее толстостен ные.

В алюминиевой посуде можно кипятить молоко, не опасаясь, что оно пригорит. Правда, горячее молоко нужно сразу же перелить в чистую простерилизованную стеклянную или керамическую емкость. Еще алюминиевые кастрюли хороши для кипячения воды, для варки картофеля и овощей (не кислых!), для приготовления каш.

Теперь о недостатках. Алюминий небезобиден. Это нежный металл, он легко соскребается со стенок посуды. (Мы съели уже немало алюминиевой стружки. И говорят, из-за нее возникают очень неприятные болезни. ..) Пища ко дну алюминиевой посуды легко пригорает, а отмывается с трудом: нельзя скрести алюминий металлической мочалкой или щеткой, тем более наждаком, как любят некоторые помешанные на блеске хозяйки.

Алюминий не любит контакта с кислотами и щелочами. Но щи, кисель или мясо в кисло-сладком соусе как раз и есть такие реактивы, а молоко имеет щелочную реакцию. В результате в наши блюда со стенок кастрюль переходят соединения, не предусмотренные кулинарными рецептами.

Яйца, молочные продукты, рассолы, содержащие серу, кальций, оставляют на алюминиевой посуде некрасивые темные следы. Даже если вы готовы примириться с темными пятнами на внутренних стенках кастрюль, не храните приготовленную еду в алюминиевой посуде. Не годится она и для варки диетических блюд, детского питания.

Все вышесказанное относится и к алюминиевым сковородам. На них можно жарить картофель, тушить или пассеровать овощи, но перемешивать продукты вилкой или ножом не стоит, опять же из-за чрезмерной нежности металла.

ЭМАЛИРОВАННАЯ ПОСУДА долгое время составляла альтернативу алюминию. Ее делают из чугуна или железа и покрывают в 2-3 слоя стекловидной эмалью — инертным веществом, защищающим металл от коррозии. Такое сочетание стало возможным благодаря одинаковым коэффициентам теплового расширения металла и эмали. Чего нельзя сказать о механических свойствах — они разные.

В эмалированной посуде еда пригорает еще больше, чем в алюминиевой. Попробуйте, например, вскипятить в ней молоко. Если не перемешивать его безостановочно, оно обязательно приобретет противный горелый привкус. Вы добьетесь лучшего результата, предварительно ополоснув посуду холодной водой.

Многие хозяйки, продегустировав борщ, ударяют ложкой о край кастрюли, чтобы стряхнуть остатки. Эмаль из-за этого неминуемо начинает откалываться: сначала около ручек, где механические напряжения неоднородны, затем у бортиков. Сколы могут образоваться и на дне, если вам придет в голову стучать по нему или если вы уроните кастрюлю. В такой посуде готовить еду нельзя, даже воду не стоит кипятить — можно отравиться соединениями металлов. Правда, чем толще и массивнее посуда, тем лучше она сопротивляет ся ударам.

Но пока ваша кастрюля новая и радует глаз блеском и нарядным орнаментом, без нее не обойтись при варке щей, борщей, приготовлении овощных рагу, мясных и грибных супов. И ни в какой другой посуде не получатся такие кисели и компоты, как в эмалированной.

Только вот сверкающая белизна и блеск эмали мешают хорошему поглощению тепла от конфорки. Поэтому предпочтительнее темная эмаль или чтобы у посуды было специально зачернено дно. Если у вашей старой кастрюли, лишенной этих новшеств, закоптилось дно — ну и прекрасно, не старайтесь его отдраить: нагреваться на огне она будет несколько быстрее.

ЧУГУННАЯ ПОСУДА нагревается довольно медленно, у чугуна сравнительно низкая для металла теплопроводность, но зато тепло распределяется равномерно и долго сохраняется. Чугунки и гусятницы хороши для блюд, которые требуют длительного приготовления, например тушеного мяса, птицы или плова. Чтобы к поверхности чугуна пригорела пища, надо хорошо постараться.

Такая посуда не деформируется, не тускнеет, не боится царапин, долго служит. К недостаткам же чугуна относится его склонность ржаветь от воды, поэтому чугунную посуду после мытья нужно быстро высушить. А еще чугун тяжел, порист и при падении может расколоться.

Приготовленные блюда оставлять в чугунной посуде не стоит. Например, гречневая каша от чугуна чернеет. Этих недостатков лишен чугун, покрытый эмалью.

ОГНЕУПОРНАЯ КЕРАМИКА стоит в ряду изысканной кухонной утвари, приготовленная в ней еда приобретает особый вкус. Причем этот тонкий вкус сохраняется в такой посуде гораздо дольше, чем в любой другой. Правда, огнеупорная керамика плохо проводит тепло по сравнению с металлами, к тому же она хрупкая, бьющаяся. Зато сравнительно дешева.

Очень красива и элегантна посуда из огнеупорного фарфора или стеклокерамики. Она прочна и незаменима для микроволновых печей. Годится и для обычных духовок, электрических и газовых. Но дорога! Такую посуду можно ставить на стол сразу из духовки без риска нарушить гармонию сервировки.

ОГНЕУПОРНОЕ СТЕКЛО — последний крик кастрюльной моды. Впрочем, изготавливают из него и чайники и кофейники. Это красиво, но дороговато. Огнеупорное стекло совершенно инертно и не вступает в контакт ни с какой пищей, хорошо поглощает тепло, легко моется и не поддается образованию накипи.

Благодаря низкой теплопроводности в посуде из огнеупорного стекла долго сохраняется накопленная теплота, а значит, пища остывает медленнее.

Кастрюли из огнеупорного стекла и фарфора требуют несколько иного обращения, чем привычная нам кухонная утварь. Их можно ставить на любой нагревательный прибор вплоть до керосинки, но при этом обязательно нужно подкладывать под дно металлическую сетку-рассекатель для пламени. Поскольку стекло намного хуже металла проводит тепло, неравномерное прогревание дна вызывает неравномерное тепловое расширение, и посуда может растрескаться. Металлическая сетка-рассекатель помогает равномернее распределять тепло.

По этой же причине нельзя ставить на обычные круглые конфорки овальную или прямоугольную жаростойкую стеклянную посуду — она может лопнуть. Такая форма посуды предназначена для микроволновых печей и духовок, где идет равномерное прогревание по всему объему.

Густые блюда в посуде из огнеупорного стекла и фарфора готовят только на медленном огне при постоянном перемешивании. Если вы зазеваетесь и вся жидкость выкипит — дорогостоящая кастрюля может лопнуть. Нельзя ставить такую посуду на огонь без добавления жидкости или большого количества жира. Приготовить яичницу вам, скорее всего, не удастся. Я уже пробовала — увы!

И наконец, если вы снятую с плиты горячую посуду поставите на стол, не заметив лужицу воды, то, скорее всего, потеряете и посуду, и ее содержимое. Все по той же причине: низкая теплопроводность стекла не успевает компенсировать перепад температур из-за соприкосновения с холодной водой.

И все же, несмотря на длинный перечень недостатков, кухонной посуде из огнеупорной керамики, стекла и фарфора принадлежит будущее благодаря высокой гигиеничности и экологичности.

ПОСУДА С ТЕФЛОНОВЫМ ПОКРЫТИЕМ. У этой самой популярной на сегодня посуды интересная предыстория. Незадолго до Второй мировой войны в лабораториях американской компании «Дюпон» был создан фторсодержащий полимер тефлон, исключительно стойкий к кислотам и щелочам, высоким температурам и к тому же удивительно скользкий. Пытались применить его в разных ролях, вплоть до изготовления искусственных суставов. Но настоящую известность тефлон приобрел, когда попробовали делать из него антипригарные покрытия для сковород: к скользкому тефлону почти невозможно что-либо прилепить, даже если очень захотеть. Кухонную утварь с тефлоновым покрытием начали производить с 50-х годов. Очень скоро она завоевала весь мир. Каких-либо вредных последствий от нее до сих пор не обнаружено.

Теперь по лицензии фирмы TEFAL тефлоновую посуду выпускают и у нас в Петербурге и Москве — не отличить от заграничной (и стоит почти столько же). Что до зарубежных моделей, то глаза разбегаются от изобилия вариантов. Какую же выбрать?

Посуда с тефлоновым покрытием бывает алюминиевая либо стальная, эмалированная снаружи. Стальная, конечно, лучше, но дороже. Но и алюминий не обнаруживает здесь нежелательных вышеописанных свойств, поскольку покрыт прочным инертным слоем тефлона. Внутреннее тефлоновое покрытие может быть гладким или ячеистым, наподобие пчелиных сот. Ячейки увеличивают поверхность нагрева и делают его более равномерным. Обратите на это внимание.

При покупке убедитесь, что снаружи дно совершенно плоское (приложите к нему линейку). Это обстоятельство особенно важно для электрических плит, где конфорки с помощью специальной технологии делают идеально плоскими. Небольшой прогиб дна посуды обернется заметной суммой за перерасход энергии. Не говоря уже о том, что в такой посуде блюда будут готовиться дольше.

Учтите: тонкая сковорода может покоробиться, если после разогрева плеснуть на нее холодной водой или просто вылить сразу несколько яиц из холодильника. Вывод — не гонитесь за дешевизной.

Еще раз посмотрите на дно снаружи. Если оно сплошь покрыто крохотными концентрическими канавками наподобие старой грампластинки — посуда идеальна для газовой плиты. Канавки увеличивают площадь нагрева, огня нужно меньше, а блюда готовятся быстрее. Только зря канавки серебристые. Из-за этого часть тепла отражается без пользы, а сами канавки быстро теряют блеск, их трудно отчищать от копоти. Спросили бы физиков, они бы посоветовали довести сходство с грампластинкой до конца: сделать дно черным. Так что кастрюльным технологам еще есть работа.

Новую тефлоновую посуду надо вымыть теплой водой с мылом, ополоснуть и смазать маслом. Без масла жарить на тефлоне можно, но не нужно. И блюда получаются скучнее, и сковорода не так долго прослужит, как могла бы. Другое дело, что масла нужно в несколько раз меньше. Что касается долговечности такой посуды, то она сравнительно невелика. Срок полноценной службы для тонких дешевых сковород — 3-4 года, а для сковород с ячеистым покрытием — 5-6 лет. Самые долговечные — до 10 лет — кастрюли и сковороды с утолщенным шершавым покрытием, напоминающим мокрый песок на пляже.

В рекламе говорится, что в тефлоновой посуде блюда получаются вкуснее. Это пусть каждый проверит сам. Но что они выглядят красивее, румянее, аппетитнее — факт. В тефлоновой кастрюле лучше, чем в алюминиевой или эмалированной, варить борщи, кисели, тушить овощи, кипятить молоко. Ваша еда будет экологически чистой.

Учтите только, что перемешивать или переворачивать пищу полагается деревянной либо тефлоновой же лопаточкой.

ПОСУДА ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ. Столько хорошего сказано о тефлоновой посуде, что непонятно, зачем есть в продаже другая. А это, чтобы вы могли сравнивать и выбирать. Посуда из нержавеющей стали блестящая, это не только красиво, но и функционально. Ее блеск имеет глубокий физический смысл: блестящие поверхности остывают намного медленнее, чем матовые, и пища дольше остается горячей. Хорошая посуда из нержавеющей стали дороже тефлоновой, а та, что со «слоеным» дном — существенно дороже. Ее толстое дно состоит снаружи из нескольких слоев разных металлов: алюминия, меди или бронзы, которые имеют высокую теплопроводность. В результате тепло распределяется равномерно, блюда не подгорают, готовятся быстро.

Ручки некоторых кастрюль не нагреваются благодаря оригинальным вкладышам.

Посуда легко моется и всегда выглядит как новая (нужно только время от времени смазывать внутреннюю поверхность маслом). Кроме того, она гораздо долговечнее тефлоновой.

Чего не любит «нержавейка»? Чтобы в ней долго находился крепкий рассол: появятся пятна, которые, впрочем, все же можно отчистить.

Не допускайте перегрева посуды. Это может привести к потере ее свойств и к появлению на стенках сине-желто-зеленых разводов.

Не применяйте щелочных моющих средств на внешней стороне посуды, так как они уничтожают блеск, не используйте для чистки абразивные материалы.

При появлении белых пятен на внутренней поверхности посуды удалите их губкой, смоченной в уксусе или лимонном соке.

Если пища подгорела и на дне кастрюли образовалась корка, залейте в посуду воду с моющим средством и подогрейте. Этим вы расширите мельчайшие поры и легко сможете удалить оставшееся загрязнение жесткой губкой или щеткой.

Хорошая посуда из нержавеющей стали стоит дорого, но она того стоит. Сейчас в продаже появилась более дешевая отечественная «нержавейка» с конверсионных предприятий. Важно при покупке проверить, чтобы дно и стенки посуды были достаточно толстыми, а крышка хорошо прилегала.

***

Напоследок обсудим, сколько и каких кастрюль и сковород необходимо для семейного очага. Что число кастрюль зависит от величины семьи — это заблуждение. Чем больше семья, тем больше должны быть кастрюли, но число их зависит только от количества блюд. Вот примерный расклад, из которого вам надо выбрать четыре-пять кастрюль: одна литровая, две двухлитровые, две трехлитровые, одна пятилитровая. Максимум сковород — три: одна большая, две поменьше. И если уж покупать — то лучше комплектом. Дешевле выйдет. Хотя бы за счет того, что крышек понадобится меньше, чем посуды: одна и для кастрюли, и для сковороды. Тем более, что крышки сейчас продаются отдельно: из прозрачного жаростойкого стекла, с регулируемым выпускным клапаном для пара.

Вот ведь, такой пустяк кастрюля, а сколько можно о ней рассказать. И сколько еще не рассказано…

***

ЛЕНИВАЯ ПИЦЦА

Раскрошите белый хлеб, добавьте яйцо, молоко и перемешайте. Выложите массу на дно посуды с антипригарным покрытием. Сверху уложите слоями все, что найдете в доме: кусочки ветчины или колбасы, грибы, нарезанный кольцами лук, кружочки соленого огурца, ломтики помидоров или томатную пасту и т. д. Закройте крышкой и поставьте на плиту на средний нагрев. Через 10-15 минут добавьте тертый сыр и зелень. Позовите за стол домашних и гостей.

РЕЦЕПТ ОВОЩНОГО РАГУ

Промытые нашинкованные овощи сложите в холодную кастрюлю и поставьте на средний нагрев на 4-5 минут. (Учтите, чем мельче нарезаны овощи, тем больше образуется пара под крышкой. При готовке целых или крупно нарезанных овощей рекомендуется добавить 3-4 столовые ложки воды, иначе овощи могут немного подгореть.) Нужна такая температура, когда вы можете прикасаться к крышке, не обжигая пальцев. Теперь снимите блюдо с огня и, не открывая крышку, оставьте еще на 20-30 минут. Благодаря высокой теплоемкости массивного дна и стенок посуды приготовление будет продолжаться при заданной температуре без риска подгореть. Главное — не поднимать крышку, чтобы не выпустить тепло, влагу и полезные вещества. В награду вы получите дивный аромат блюда, естественную окраску овощей и натуральный вкус. Солить не обязательно, поскольку все минеральные соли, а также витамины и микроэлементы сохраняются.

А вот как ЖАРИТЬ БЕЗ МАСЛА МЯСО ИЛИ РЫБУ. Сухую сковороду разогрейте на среднем огне. Через 3-4 минуты капните воды: если капля катается по дну и медленно испаряется, нагрев достаточен. Если же вода тут же с шипением испаряется, дайте посуде немного остыть. Тонкие ломтики мяса или рыбы выложите на сковороду. Они тут же прилипнут ко дну посуды; не пугайтесь и не отковыривайте их ножом. Через 2-3 минуты ломтики сами отделятся от дна. Когда они подрумянятся, переверните их и обжарьте со всех сторон. Теперь накройте сковороду крышкой и через 2-3 минуты выключите плиту. Дальше блюдо дойдет до готовности самостоятельно. Вы и не вспомните, что не посолили мясо, а вкус его будет нежным и натуральным. Рыбу можно слегка подсолить уже на тарелке.

Приведенные здесь рецепты итальянского актера Уго Тоньяцци для наборов посуды а-ля «Цептер» я испытала в отечественной «нержавейке». Все отлично получилось.

Q21 Один стержень из меди и другой такой же стержень из железа нагреваются до одинакового повышения температуры W…

Перейти к

• Объективные вопросы
• Вопросы с короткими/длинными ответами

• Иметь значение
• Физические величины и измерения
• Сила и давление
• Энергия
• Энергия света
• Теплопередача
• Звук
• Электричество

Главная >

Селина Солюшнс
Класс 8
Физика
>

Глава 6 — Теплопередача
>

Упражнение:

Вопросы с короткими/длинными ответами
>
Вопрос 21

Вопрос 21 Короткий/Полный ответ Вопросы

В21) Один медный стержень и другой такой же железный стержень нагреваются до одинакового повышения температуры. Какой стержень расширится больше? Дайте повод.

Ответ:

Решение:

Расширение зависит от природы материала, когда два одинаковых стержня из разного материала и нагреваются до одинакового повышения температуры, медный стержень будет расширяться больше, чем железный стержень, поскольку медь является лучшим проводником. тепла, чем железо.

Стенограмма видео

Зачем ты идешь? Привет, студент, изучающий видео с вопросами и ответами. Меня зовут Воскресенье, и я преподаю математику и естественные науки у Тито, интересный вопрос. Так что одна капля меди и еще один одинаковый ящик Я ненавидел такое же повышение температуры. Итак, позвольте мне быстро сделать снимок твердых фаз, это папарацци, и, скажем, у него есть имя в аду, и это телесное. Допустим, это моя Айленд-Роуд. Это моя удочка Island, а это также длина L, а это Island.
Теперь позвольте мне дать тепло обоим этим людям, чтобы я начал есть, чтобы поставить эти точки, и сказано, что я буду бить их обоих до одинакового повышения температуры и есть при одном и том же повышении температуры. Давайте попробуем вниз факторы, от которых тепловое расширение твердых тел или веществ зависит от факторов Pro, первый из которых похож на этот случай длины Тяга в этом случае с массой одинаковой длины, поэтому одинаковой длины, поэтому ничего не произойдет. Это будет ему просто так показалось, что есть определенная длина Ладно. Второй момент — это повышение температуры, и здесь снова оба они получают одинаковое повышение, интерпретируемое как одинаковый размер и температура. Так что все дело в третьем факторе, на котором тепловое расширение защиты. Природа материала, так что теперь становится ясно, говорит, что оба материала Ariston фиолетового цвета. Другой — Ирис, поэтому, когда два одинаковых рисуют жребий из разных материалов. Я ненавидел видеть, как у него поднималась температура. Это у нас так, когда две одинаковые собаки подходят для пара. Повышение температуры меди.
Высший коэффициент
Genius Expansion Forgotten будет расширяться больше в этом случае, потому что это зависит от природы материала, медь имеет лучший проводник тепла и радужной оболочки. Надеюсь, этот момент был ясен, это только дополнительные вопросы. Пожалуйста, оставьте свои комментарии ниже. Спасибо.

Связанные вопросы

Q1) Что такое материя? Из чего состоит.

Q2) Назовите три состояния материи и различайте их на основе их (i) объема и (ii) …

Q3) Различают жидкое и парообразное (или газообразное) состояния вещества на основе следующего фактора…

Q4) Что такое испарение? Объясните это на основе молекулярного движения.

В5) Все ли молекулы жидкости участвуют в испарении? Если нет, поясните свой ответ.

Q6) При испарении теплота не передается жидкости. Как тогда жидкость превращается в пар…

Фейсбук

WhatsApp

Копировать ссылку

Было ли это полезно? 100003

Энергия

Свет Энергия

Теплопередача

Звук

Электричество

Курсы

Быстрые ссылки

Условия и политика

Условия и политика

2022 © Quality Tutorials Pvt Ltd Все права защищены

Тепловые свойства вещества

Тепловые свойства вещества

Удельная теплоемкость:
(ккал/(кг ^o C))

Единица ккал (килокалория) является единицей энергии.
1 ккал = 4186 Дж
В единицах ккал/(кг ^o С) удельная теплоемкость воды равна 1,

.

При переходе тепла от одного материала к другому температура контакта
слой более холодного материала увеличивается. От тепловой энергии контактного слоя
должен распространяться по холодному материалу путем проводимости или конвекции. Как
Эффективность передачи тепла зависит от
удельная теплоемкость
материал. Удельная теплоемкость с – это количество энергии, необходимое для
повысить температуру одного кг материала на 1 градус Кельвина или Цельсия.

с = ΔQ/(мΔТ).
Удельная теплоемкость: (ккал/(кг ^o C))

Удельная теплоемкость воды примерно в 4 раза выше, чем у
воздуха. Точная удельная теплоемкость вещества зависит от
условие, при котором он измеряется. Для газов удельная теплоемкость
измеренная при постоянном объеме, отличается от удельной теплоемкости
измеряется при постоянном давлении.

Чем меньше удельная теплоемкость материала, соприкасающегося с кожей,
тем меньше тепла требуется для доведения температуры пограничного слоя до
температура вашей кожи. Как быстро тепло уносится от этой границы
слой теперь зависит от теплопроводности материала и от того,
нет конвекционных токов. Чтобы свести к минимуму потерю тепла кожей,
окружить его материалом с низкой удельной теплоемкостью и низкой проводимостью, и
предотвратить конвекцию. Кроме того, вы должны свести к минимуму потери тепла через излучение.

Проблема:

Образец меди весом 50 г находится при температуре 25 ^o C. Если 1200 Дж тепловой энергии
добавляется к нему, какова конечная температура меди?

Решение:

• Рассуждение:
  Мы знаем удельную теплоемкость меди, поэтому знаем, какую энергию она
  требуется, чтобы поднять температуру одного кг меди на 1 градус Кельвина или
  Цельсия.
• Детали расчета:
  ΔT = ΔQ/(см·м). Для меди с = 9,2*10 ^-2
  ккал/( ^{кг o} С).
  ΔT = 1200 Дж*(1 ккал/4186 Дж)/(0,05 кг*9,2*10 ^-2
  ккал/(кг ^или С))
  = 62,3 ^o С.  
  T = 87,3 ^o С. 

Проблема:

Алюминиевый калориметр массой 100 г содержит 250 г воды.
калориметр и вода находятся в тепловом равновесии при 10 90 106 o 90 107 С.
Два металлических блока помещаются в воду. Один кусок 50 г.
медь 80 ^o C. Другой имеет массу 70 г и
первоначально при температуре 100 90 106 o 90 107 C. Вся система
стабилизируется при конечной температуре 20 90 106 o 90 107 C. 90 105 (a) Определите удельную теплоемкость неизвестного образца.
(b) Угадайте материал неизвестного образца.

Решение:

• Рассуждение:
  Калориметр минимизирует обмен энергией с
  среда. Таким образом, полная энергия системы равна
  (приблизительно) постоянный.
  ΔQ _всего = ΔQ _вода + ΔQ _{алюминий}
  + ΔQ _медь + ΔQ _{неизвестный объект} = 0,
• Детали расчета:
  Температура алюминиевого калориметра и температура воды повышаются на
  10 ^o C. Количество энергии, полученное объектом, температура которого повышается на ΔT, равно ΔQ
  = мкΔТ.
  Приток воды ΔQ _воды = 0,25 кг*1
  ккал/(кг ^o С)*10 ^o С = 2,5 ккал.
  Прирост алюминия ΔQ _{алюминия} = 0,1 кг*0,215
  ккал/(кг ^o Кл)*10 ^o Кл = 0,215 ккал.
  Температура меди падает 60 ^o С.
  
  Потери меди ΔQ _меди = -0,05 кг*0,092
  ккал/(кг ^o Кл)*60 ^o Кл =
  -0,276 ккал.
  Таким образом, неизвестный объект теряет ΔQ _{unknown
  объект} = (-2,5 + -0,215 + 0,276)
  ккал = -2,439ккал.
  Его удельная теплоемкость c = ΔQ/(m ΔT)
  = 2,439/(0,07*80) ккал/(кг 90·106 o 90·107 Кл)
  = 0,436
  ккал/(кг ^o Кл) = 1,82 Дж/(г К).
  Неизвестный материал, вероятно, бериллий.

Вопрос:

Почему температура в прибрежных городах достаточно стабильна, но
в пустыне оно может значительно различаться между днем ​​и ночью?

Ответ:
Ключевым фактором здесь является вода. Вода имеет высокую удельную теплоемкость, поэтому она способна
сохранять, поглощать и высвобождать много энергии. У побережья вода поглощает тепло
в течение дня и хранит его, высвобождая ночью, действуя как теплоотвод.
В пустыне мало воды, чтобы запасать энергию и высвобождать ее в таком количестве.
цикла, поэтому температура гораздо более чувствительна к тому, светит солнце или нет.

Материя существует в разных состояниях. Может, для
например, быть в твердом, жидком или газообразном состоянии.
Эти состояния называются фазами .
Атомы и молекулы, составляющие материю, движутся по-разному в
разные фазы.

• В твердом теле атомы колеблются около равновесия
  позиции, но не могут течь или распространяться. Межмолекулярный
  силы очень сильны, а импульсивные силы от столкновений
  атомы с тепловой энергией в среднем значительно слабее.
• В жидкостях атомы или молекулы могут протекать мимо
  друг друга, но поддерживают тесный контакт. Некоторый порядок
  сохраняется в диапазоне нескольких молекулярных диаметров.
  межмолекулярные силы не пренебрежимо малы по сравнению с
  импульсивные силы от столкновений с атомами тепловой энергии и
  молекулы.
• В газах атомы или молекулы движутся свободно.
  Их среднее расстояние намного больше атомного или
  диаметр молекулы и межмолекулярная сила становятся
  пренебрежимо малы по сравнению с импульсивными силами от столкновений с
  теплоэнергетические атомы и молекулы. Поведение большинства газов
  хорошо описывается законом идеального газа, PV = Nk _Б Т.

Твердые

Жидкие

Газовые

Как правило, тепло передается от объекта с более высокой температурой к
объект более низкой температуры. Температура – ​​это величина, которая
указывает, будет ли течь теплота и в каком направлении она
будет течь. При переходе тепла от более горячего к более холодному объекту
температура более горячего объекта уменьшается, а температура
более холодный объект поднимается. Средняя кинетическая энергия
молекул в более горячем объекте уменьшается, а среднее кинетическое
энергия молекул в более холодном объекте увеличивается. Но когда
объект меняет фазу, его температура не меняется, хотя
добавляется или отводится тепло. плавка
льда и кипящей воды
являются знакомыми примерами. Во время смены
фаза температура не меняется, но внутренняя
энергия делает. Внутренняя энергия равна сумме кинетической энергии
молекул и химической потенциальной энергии
молекулы. При фазовом переходе средняя кинетическая энергия
молекулы остаются прежними, но средняя потенциальная энергия
изменения.

Процессы, представленные красными стрелками, требуют
энерговклад.
Процессы, представленные черными стрелками, высвобождают энергию.

Плавление это фазовый переход .
Лед и вода — разные фазы одного и того же вещества. При атмосферном
сжатый лед существует при температурах ниже 0 ^o C. Если мы хотим
повысить температуру 1 кг льда на 1 градус Цельсия, скажем, с -5 ^до С
до — 4 ^o С, нам нужно 0,49 ккал тепла. Но если мы хотим расплавиться
На 1 кг льда при температуре 0 ^o С нам нужно 80 ккал тепла. Это тепло
используется для разрыва химических связей и преобразуется в потенциальную энергию. это
называется скрытой теплотой плавления или скрытой теплотой плавления
сплав (L _f ). Скрытая теплота – это теплота, изменяющая фазу
вещество без изменения его температуры. Когда мы нагреваем смесь
вода и лед, тепло будет перетекать из воды в лед при 0, ^или С
пока весь лед не растает. Если бы мы могли термически изолировать смесь, она
достигло бы теплового равновесия при 0,90 106 o 90 107 C, и лед больше не таял.
Если теплота отводится от воды при температуре 0, ^o °С, она превращается в лед, а не в лёд.
становится холоднее. Замораживание выпускает
скрытая теплота плавления.

При замораживании выделяется большое количество тепла.
поэтому температура большого водоема очень стабильна
вблизи точки замерзания. Зимняя погода умеренная до
большой степени этим фактором. Зимние температуры останутся
около 0 ^o C, пока вся местная вода не замерзнет.
Но также требуется много энергии, чтобы растопить лед, и поэтому
Местные температуры не сильно повышаются до тех пор, пока лед не
растаял.

Кипение  является фазовым переходом . Вода и
пар – это разные фазы одного и того же вещества. При атмосферном давлении
вода существует при температуре от 0 90 106 o 90 107 C до 100 90 106 o 90 107 C. Если
мы хотим поднять температуру 1 кг воды на 1 градус Цельсия, скажем, от
50 ^o C до 51 ^o C нам потребуется 1 ккал тепла. Но если мы
хотим вскипятить 1 кг воды при температуре 100 ^o С и превратить ее в пар, который нам нужен
540 ккал тепла. Это называется скрытым кодом .
теплота парообразования (L _V ). Он используется для разрыва
связи, удерживающие молекулы воды в жидкости.   Кипение
температура воды зависит от давления. Чем ниже давление, тем ниже
это температура кипения. При более низком давлении молекулам требуется меньше кинетических
энергии для выхода из жидкости.

Кипящая вода не повышает температуру
выше 100 90 106 o 90 107 C, пока вся вода не испарится. Пар, который мы видим,
не водяной пар, который невидим, а скопление мелкой воды
капли, которые образуются при охлаждении газообразного водяного пара.

Фазы материи

Добавление тепла в заданную фазу изменяет температуру.
Удельная теплоемкость c: ΔQ = c*m*ΔT 90 105
Добавление тепла во время фазового перехода преобразует одну фазу в другую фазу.
без изменения температуры.
Скрытая теплота L: ΔQ = m*L

Проблема:

Сколько тепловой энергии требуется, чтобы превратить кубик льда массой 40 г из твердого тела при
-10 ^o C в пар при 110 ^o C?

Решение:

• Рассуждение:
  Требуется тепловая энергия на
  поднять температуру льда до 0 ^o С,
  растопить лед,
  поднять температуру воды до 100 90 106 o 90 107 С,
  кипятить воду,
  и повысить температуру пара до 110 90 106 o 90 107 С, 90 006

• Детали расчета:
  Поднять температуру льда до 0
  ^o C нам нужно
  ΔQ = 0,04 кг*(0,49 ккал/(кг ^o C))*10
  ^o С = 0,196 ккал.
  Чтобы растопить лед, нам нужно
  ΔQ = 0,04 кг*80 ккал/кг = 3,2 ккал.
  Для повышения температуры воды до 100
  ^o C нам нужно
  ΔQ = 0,04 кг*(1 ккал/(кг ^или С))*100
  ^o C= 4 ккал.
  Для кипячения воды нужно
  ΔQ = 0,04 кг*540 ккал/кг = 21,6 ккал.
  Для повышения температуры пара до 110 ^o С потребуется
  ΔQ = 0,04 кг*(0,48 ккал/(кг ^o С))*10
  ^o С = 0,192 ккал.
  Общая необходимая тепловая энергия составляет
  (0,196 + 3,2 + 4 + 21,6 + 0,192) ккал = 29,188 ккал.

Проблема:

Если 90 г расплавленного свинца при его температуре плавления
из 327,3 ^или С заливают в отливку 300 г
форме из железа и вначале при 20 90 106 o 90 107 С, что является конечным
температура системы? Предположим, что энергия не теряется
к окружающей среде.
Свинец: скрытая теплота L _f
= 2,45*10 ⁴
Дж/кг, удельная теплоемкость с = 128 Дж/(кг ^o С).
Железо: удельная теплоемкость с = 448
Дж/(кг ^o Кл).

Решение:

• Обоснование:
  Энергосбережение: Энергия, выделяемая свинцом, поглощается
  железо.
  Температура плавления свинца 327,3 ^o С. Свинец
  будет выделять энергию по мере затвердевания и охлаждения до температуры T.
  Железо будет поглощать энергию по мере нагревания до температуры T.
• Детали расчета:
  Предположим, что конечная температура системы равна T.
  
  Тогда количество энергии, выделяемой
  свинца при затвердевании составляет
  ΔQ = 0,09 кг*(2,45*10 ⁴
  Дж/кг) = 2205 Дж,
  
  , а количество энергии, выделяемой при его охлаждении, равно 9.0105 ΔQ = 0,09 кг*(128
  Дж/(кг ^o Кл))*(327,3 ^o Кл — Т) = (11,52 Дж/ ^o Кл)*(327,3
  ^или С-Т).
  Эта энергия поглощается железом. Следовательно, для железа имеем
  2205 Дж + (11,52 Дж/ ^o Кл)*(327,3 ^o Кл — Т) = 0,3 кг*448.
  Дж/(кг ^o Кл))*(Т — 20 ^o Кл).
  5975,5 Дж — (11,52 Дж/ ^o Кл)*T = (134 Дж/ ^o Кл)*T — 2688 Дж.
  8663,5 Дж = (145,52 Дж/ ^o Кл)*T.
  Т = 59.5 ^o С.

Выпаривание и сублимация

Температура вещества является мерой средней кинетической энергии атомов
или молекулы, из которых состоит вещество. Но не все частицы имеют одинаковую кинетическую
энергии, они имеют распределение энергий. Некоторые частицы в жидкости
или твердое тело может иметь достаточную кинетическую энергию, чтобы разорвать химические связи и оставить
вещество.
Жидкость испаряется и твердое тело
сублимация . Когда
частицы с наибольшей кинетической энергией покидают вещество, средняя кинетическая энергия
оставшихся частиц уменьшается. Поэтому температура вещества
уменьшается. Испарение охлаждает вещество.

Игрушка, демонстрирующая процесс охлаждения
Испарение — это диппи-птица. Диппи-птица изготавливается путем выдувания
стеклянная трубка, впадающая в колбу, как горловина воронки. Этот
верхняя луковица становится головой птицы. Вторая лампочка становится
тело. Трубка доходит почти до дна этого нижнего
луковица, как соломинка в безалкогольный напиток.

Птица наполнена жидкостью с высоким давлением паров.
Голова птицы покрыта пухом, что дает большую площадь для
испарение. Когда голова мокрая, испарение вызывает охлаждение
и конденсация газа внутри фары, и давление
капли. Это заставляет жидкость ползти вверх по шее в область
более низкого давления. Центр тяжести смещается к голове
конец птицы. Птица падает в стакан с водой, где
пух снова становится влажным. Но когда птица достигает своего
максимальная обедненность, нижний конец трубки торчит из жидкости,
и жидкость может вытекать из трубки обратно в нижнюю колбу.
Это смещает центр тяжести назад и смешивает газ. Процесс продолжается
пока в стакане есть вода.

Внешний
ссылка:
инженерия пьющей птицы (Youtube)

Терминология для различных фазовых переходов:

Относительная влажность

Молекулы могут покидать жидкую воду в результате испарения, но молекулы также могут
повторно войти в жидкую воду, если в окружающем воздухе есть водяной пар. Мы
назовем это явление конденсацией . Относительная влажность
– отношение скорости
конденсации к скорости испарения. Если уйдет в два раза больше молекул
жидкости, чем возвращаются в жидкость, то относительная влажность равна 0,5
или 50%. Относительная влажность зависит от температуры и от
плотность водяного пара в воздухе. Чем выше температура, тем
выше средняя кинетическая энергия молекул и, следовательно, скорость при
которые они уходят. Чем выше плотность водяного пара в воздухе,
тем выше скорость возвращения молекул.

В закрытом контейнере при заданной температуре равновесие будет
достигнут, и количество молекул воды, покинувших поверхность воды, будет
равно числу, возвращаемому в единицу времени. Давление водяного пара при
равновесие называется давлением насыщенных паров . В
более высокая температура, больше молекул может покинуть поверхность и насыщенный пар
давление выше. Температура, при которой давление пара равно
к атмосферному давлению называется температурой кипения. Если жидкость
открытым для воздуха, то давление пара рассматривается как парциальное давление вдоль
с другими составляющими воздуха.

При температуре ниже 100 ^o С вода, оставленная открытой для
воздуха, медленно испаряется с его поверхности. Давление его паров намного ниже, чем
атмосферное давление. Внутри также образуются микроскопические пузырьки.
но эти крошечные пузырьки водяного пара с низким давлением, равным
давление, немедленно подавляются гораздо более высоким давлением
атмосфера давит на поверхность жидкости. Когда вода нагревается и
его температура достигает 100 ^o C, давление его паров достигает
давление окружающего воздуха. Теперь пузырьки, которые образуются при испарении в
внутренности жидкости больше не подавляются. Они вырастают до больших размеров, поднимаются
на поверхность и выпускают пары в воздух. Это иногда взрывоопасно
испарение, которое начинается внутри жидкости, называется кипением. Пузыри
представляют собой водяной пар, возможно смешанный с небольшим количеством воздуха, который раньше
растворил воду. Ранее растворенный воздух также производит крошечные пузырьки.
которые появляются в начале процесса нагрева.

Вопрос:

Погода в Ноксвилле летом часто жаркая и влажная. Под теми
условиях, почему время после восхода солнца самое комфортное время суток?
Почему это не время сразу после захода солнца, когда температура начинает падать?
немного опуститься?

Ответ:
Сразу после восхода солнца, когда температура повышается, скорость испарения
увеличивается. Однако количество водяного пара в воздухе все еще невелико.
Поэтому скорость конденсации и относительная влажность довольно низкие.
Таким образом, пот на коже испаряется. Испарение охлаждает оставшуюся
пот и, посредством проводимости, кожу. Так как плотность водяного пара в
воздух увеличивается, чистая скорость испарения уменьшается, потому что больше и
больше молекул попадает в жидкость.