Page 43 - 881414_FIZYKA_podrecznik_kl_8_PROMOCJA

Na podstawie przeprowadzonych w zadaniu obliczeń możemy stwierdzić,
że woda ogrzewa się wolniej niż piasek. W upalny dzień nad morzem lub
jeziorem wierzchnia warstwa piasku rozgrzewa się do wysokiej temperatury
i często aż parzy w stopy. Woda wyraźnie jest chłodniejsza, nie tylko z tego
powodu, że ogrzewa się wolnej, ale również dlatego, że pochłania promienie
słoneczne w całej swojej objętości. Z tego powodu w upalne dni obserwujemy
wiatr od morza (il. 1.14).

1.14 Powstawanie bryzy morskiej
Bilans cieplny
i bryzy lądowej
Gdy przygotowujemy sobie kąpiel, często musimy zmieszać wodę zimną
z wodą gorącą, aby otrzymać ciepłą. Woda gorąca oddaje energię, a woda
zimna ją pobiera, więc w rezultacie temperatura mieszaniny jest wyższa niż mieszadło
temperatura początkowa wody zimnej, ale niższa niż temperatura wody go- miejsce
rącej. Wykonane przez nas doświadczenie pozwoli na wyjaśnienie tego pro- na termometr
cesu. Posłużymy się kalorymetrem (il. 1.15). Jest to przyrząd zbudowany
najczęściej z dwóch aluminiowych naczyń (umieszczonych jedno w drugim)
oddzielonych podkładką z drewna, szczelnie przykrytych. Czasami pomię-
dzy naczyniami kalorymetru znajduje się styropian. Dobra izolacja naczynia
wewnętrznego pozwala uniknąć strat energii w wyniku wymiany ciepła z oto-
czeniem. 1.15 Kalorymetr

Doświadczenie 10.

Określamy wymianę ciepła między ciałami – układamy bilans cieplny

Niezbędne przedmioty: kalorymetr, termometr, gorąca i zimna woda, zlewka
Wykonanie:

• Do kalorymetru włóż termometr i specjalne mieszadełko.
• Wlej pewną, określoną masę m 1 wody zimnej o temperaturze t 1 , dolej nieznaną, ale określoną przez kolegę (nauczyciela)
masę m 2 wody gorącej o temperaturze t 2 , i zamieszaj.
• Po chwili temperatura mieszaniny się ustali. Odczytaj wówczas temperaturę końcową (t k ), gdzie t 1 < t k < t 2 .
• Oblicz masę m 2 , wykorzystując zasadę zachowania energii.
Dla ułatwienia obliczeń nie uwzględniamy wymiany ciepła z kalorymetrem i mieszadełkiem.
Ciepło pobrane przez wodę zimną obliczamy za pomocą wzoru: Q p = c · m 1 · (t k – t 1 )
Ciepło oddane przez wodę gorącą podobnie: Q o = c · m 2 · (t 2 – t k )
Ilość ciepła pobranego przez wodę o niższej temperaturze (zimną) jest równa ilości ciepła oddanego przez wodę
o wyższej temperaturze (gorącą). A więc zgodnie z zasadą zachowania energii: Q p = Q o
lub ostatecznie
c · m 1 · (t k – t 1 ) = c · m 2 · (t 2 – t k )
To równanie nazywane jest bilansem ciepła.
c · m 1 · (t k – t 1) m 1 · (t k – t 1)
Z niego obliczysz: m 2 = c · (t 2 – t k) = (t 2 – t k) lub dowolną szukaną wielkość.
Wniosek: Bilansem cieplnym nazywamy równość zachodzącą w układzie zamkniętym między ilością ciepła
pobranego przez ciało a ilością ciepła oddanego przez inne ciało.

41