Název šablony: Inovace ve fyzice 52/F08/10.11.2012,Slabá Janoutová

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda

Název výukového materiálu: Kalorimetrická rovniceAutor: Bc. Jana Slabá Janoutová Předmět: Fyzika Třída: VIII.Tématický okruh: Tepelné jevyTéma: Kalorimetrická rovniceDruh výukového materiálu: prezentacePoužití ICT:interaktivní tabule,interaktivitaDidaktické, metodické poznámky (popis použití výukového materiálu ve výuce): výklad zahájen představením kalorimetru – složení a použití doplněné fotografiemi. Poté zopakování vzorce pro výpočet tepla a dvou ukázkových příkladů. Následuje seznámení s kalorimetrickou rovnicí včetně dvou příkladů s postupným vysvětlením a vypočítáním. Interaktivita využita na spojení pojmu související s kalorimetrem a nalezením chyb ve větách a následným opravením chyb. Žáci si spojí pojmy s částmi kalorimetru na interaktivní tabuli. Výklad navazuje na učebnici Fyzika pro 8.ročník, FRAUS 2006, str.43 – 45.Použité zdroje:

http://cs.wikipedia.org/wiki/Kalorimetrhttp://www.didaktik.cz/fyzika/ostatni/kalorimetr.htm

Kalorimetrická rovnice

Kalorimetr

• je zařízení umožňující pokusně provádět tepelnou výměnu mezi tělesy a měřit potřebné tepelné veličiny

• skládá se ze dvou nádobek do sebe vložených• mezi stěnami nádobek je vzduch, který

tepelně izoluje vnitřní nádobku od vnější a od okolí

Kalorimetr má dvojitou stěnu, odjímatelné vrchní víčko s otvorem pro teploměr - zátka Vytápění je pomocí zabudované spirály 12V.

spirála 12V

teploměr

míchačka

vnější nádoba

vnitřní nádoba

izolační materiál

Dewarova nádoba

• druh kalorimetru• skleněná nebo kovová

nádoba s dvojitými stěnami, mezi kterými je vakuum

• Využití: chlazení vzorků, k ukládání tekutého dusíku či kyslíku, nebo suchého ledu.

Výpočet tepla Q = m.c.(t2 - t1)Q ….. teplo v Jm …. hmotnost v kgt2 ……..konečná teplota ve °Ct1 ……… původní teplota ve °Cc ….. měrná tepelná kapacita v J/kg.K nebo J/(kg °C) a

najdeme ji v MFCH tabulkáchVýpočet tepla: potřebného k ohřátí tělesa + Q uvolněného při chladnutí tělesa - Q

Výpočet tepla - opakování

Litinový odlitek hmotnosti 20 kg se ohřál z teploty 20 °C na kovací teplotu 820 °C. Urči teplo, které odlitek přijal.m = 20 kgt2 = 820°Ct1 = 20°Cc = 450 J/kg.KQ = ?Q = m.c.(t2 - t1)Q = 20 . 450. (820 – 20)Q = 7 200 000 J = 7 200 kJOdlitek přijal teplo 7200kJ.

1 kg horké vody o teplotě 70°C zchladl na teplotu teplota vody 40°C.Jak velké teplo předá voda okolí?m = 1 kgt2 = 40°Ct1 = 70°Cc = 4180 J/kg.KQ = ?Q = m.c.(t2 - t1)Q = 1 . 4180. (40 – 70)Q = -125 400J = - 125,4 kJVoda předá okolí - 125,4 kJ tepla.

KALORITMETICKÁ ROVNICE Q přijaté = Q předané c1 . m1 . (t1 – t ) = c2 . m2 . (t – t2)

m1, m2 … hmotnosti tělesc1, c2 …měrné tepelné kapacity v MCHF tabulkácht … výsledná teplotat1 … teplota vodyt2 … teplota materiálu

Do 5 litrů vody, která má teplotu 18 °C, hodím 300gramový měděný váleček o teplotě 70 °C. O kolik stupňů se voda ohřeje po ustálení teploty?

Předpokládejme, že tepelná výměna nastane pouze mezi vodou a válečkem.

t1 … teplota vody před vhození válečku

t2 … teplota válečku před vhození do vody

t …výsledná teplota po ustálením1 … hmotnost vodym2… hmotnost válečkuc1 … měrná tepelná kapacita vodyc2 … měrná tepelná kapacita mědit1 = 18°Ct2 = 70°Cm1 = 5 kgm2= 300 g = 0,3 kgc1 = 4180 J/kg . °Cc2 = 383 J/kg . °Ct = ?

Q vody = Q mědi

c1 . m1 . (t1 – t ) = c2 . m2 . (t – t2) 4180.5.(18 – t) = 383. 0,3.(t-70)376 200 – 20900t = 114,9t – 8043 376 200 + 8043 = 114,9t + 20900t 384 243 = 21 014,9 . t384 243/21 014,9 = t 18,28 = tVýsledná teplota po ustálení je

18,28 °C.

Kolik litrů vody o teplotě 85 °C musím přilít do 10 litrů vody o teplotě 8 °C, aby výsledná teplota byla 24 °C? Předpokládejme, že tepelná výměna nastane pouze mezi studenější a teplejší vodou.

t1 … teplota teplejší vodyt2 … teplota studenější vodyt … výsledná teplota po ustálením1 … hmotnost teplejší vody (tu hledáme)

m2… hmotnost studenější vodyc … měrná tepelná kapacita vody( do vzorce nebudeme dosazovat c, protože je na obou stranách rovnice stejné)

t1 = 85°Ct2 = 8°Cm2= 10 l = 10kgt = 24°Cm1= ?

c1 . m1 . (t1 – t ) = c2 . m2 . (t – t2)m1 . (t1 – t ) = m2 . (t – t2)m1 . (85 – 24 ) = 10 . (24 – 8) 61.m1 = 160

m1 = 160/61 m1 = 2,6 kg = 2,6 lJe potřeba přilít 2,6 litrů vody.

Najdi chyby a správně doplň do třetího sloupce

Správně i nesprávně

Q je teplo ve °C

K uchování tekutého dusíku se používá Dewarova baňka.

Měrná tepelná kapacita se značí písmenem C.

Teplota se udává v jednotkách °C.

Uvolněné teplo se vyjadřuje v kladných hodnotách.

Kalorimetr je měřidlo pro měření kalorií v potravě.

ANO /NE

SPRÁVNĚ

Q je teplo v J nebo kJ

K uchování tekutého dusíku se používá Dewarova nádoba.

Měrná tepelná kapacita se značí písmenem c.

Uvolněné teplo se vyjadřuje v záponých hodnotách.

je zařízení umožňující pokusně provádět tepelnou výměnu mezi tělesy a měřit potřebné tepelné veličiny

ANO /NE

NE

NE

NE

ANO

NE

NE

Spoj pojmy s částmi kalorimetru

spirála 12V

otvor pro teploměr

míchačka

vnější nádoba

vnitřní nádoba

izolační materiál

Použitý materiál

• http://cs.wikipedia.org/wiki/Kalorimetr• http://www.didaktik.cz/fyzika/ostatni/

kalorimetr.htm