שתי מסות שוות מקבלות את אותה אנרגיה אך מראות עליית טמפרטורה שונה. תכונות החומר קובעות כיצד העברת האנרגיה משנה את הטמפרטורה.
בנה את המודל
קיבולת חום סגולית היא האנרגיה הנדרמת להעלאת הטמפרטורה של יחידת מסה בדרגה אחת.
חום לטנט ספציפי מקשר אנרגיה לשינוי מצב ללא שינוי טמפרטורה בתהליך אידיאלי.
קיבולת חום סגולית: אנרגיה ליחידת מסה ליחידת עליית טמפרטורה.
חום לטנט: אנרגיה הקשורה לשינוי מצב.
Q = mcΔT: האנרגיה פרופורציונלית לעליית הטמפרטורה, כאן 200 J לכל °C
בחר עדויות שיכולות לבחון אותו
בטמפרטורה יש קשר לתנועת החלקיקים במודל; האנרגיה הפנימית כוללת תרומות קינטיות ופוטנציאליות.
במהלך שינוי מצב, האנרגיה יכולה לשנות את ארגון החלקיקים במקום לשנות את הטמפרטורה.
במעבדה: מדדו מסה, כניסת חשמל ושינוי טמפרטורה למסה מבודדת. ודאו שהחיישן נמצא במגע טוב, תנו זמן לאיזון תרמי, ושקלו אנרגיה שעברה לסביבה.
עבוד מכמויות ידועות
נתונים: גוש בעל מסה 0.50 kg רכש 2,000 J והטמפרטורה עלתה ב-10 °C.
השתמשו ב-E = mcΔT.
פירוק הנוסחה נותן c = E/(mΔT). כלומר c = 2,000/(0.50×10) = 400 J לכל ק"ג לכל מעלה.
איבוד חום יגרום לכך שערך המופק מכניסת החשמל יהיה גדול מדי.
תורכם: דוגמה בעלת מסה 2 kg עם קיבולת חום סגולית c=500 J לכל ק"ג לכל מעלה התחממה ב-3 °C. מצאו את ערך ההוספת האנרגיה.
בדוק את המסקנה ואת הגבולות שלה
חלק שטוח בעקומת חימום יכול להציג שינוי מצב, ולא העדר העברת אנרגיה.
אל תחליפו טמפרטורה בפער טמפרטורות בנוסחת E = mcΔT.
לא נכון: פלטפורמת טמפרטורה תמיד משמעותה העברת אנרגיה אפס. פלטפורמה בעקומת חימום מסמנת שינוי מצב, שבו האנרגיה משמשת לשינוי ארגון החלקיקים כחום לטנט. העברת האנרגיה ממשיכה; רק הטמפרטורה עומדת במקום.
מפת מושגים:
קיבולת חום סגולית היא האנרגיה הנדרמת להעלאת הטמפרטורה של יחידת מסה בדרגה אחת.
בטמפרטורה יש קשר לתנועת החלקיקים במודל; האנרגיה הפנימית כוללת תרומות קינטיות ופוטנציאליות.
שימו לב: חלק שטוח בעקומת חימום יכול להציג שינוי מצב, ולא העדר העברת אנרגיה.
חשבון מעבר אנרגטי של 4000 J
דגימה בעלת מסה 0.40 ק"ג עם קיבולת חום ספציפית של 2000 ג'ול לק"ג למעלה אחת, מתחממת ב-5 מעלות.
מצא את רכישת האנרגיה. מפלט טמפרטורה יכול עדיין להעביר אנרגיה.
חשבon בטמפרטורה סופית של 30 מעלות
בלוק של 2.0 ק"ג בטמפרטורה של 20 °C קיבל 8,000 J; הקיבול הספציפי שלו הוא 400 J לכל ק"ג למעלה.
העלייה בטמפרטורה היא 8,000 ÷ (2.0 × 400) = 10 °C, ולכן הטמפרטורה הסופית היא 30 °C.
חשבון מקריאת ציון
חומר נוזל מקבל אנרגיה קבועה בעוד שהטמפרטורה שלו נשארת קבועה.
האנרגיה שוברת קשרים ולא מגבירה את האנרגיה הקינטית הממוצעת של החלקיקים — ציון הוא אנרגיה מאוגרת, לעולם לא אנרגיה מבוזבזת.
חקור
Heat loss changes the inferred c
Start with the 0.50 kg block gaining 2,000 J and warming by 10 °C. Compare heat gained with electrical input, and see why uncorrected heat loss makes the inferred c too large.
נושאים נוספים בIB Diploma Programme · IB Diploma · Physics · SL
