VY_32_INOVACE_116_kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny.notebook

1

August 06, 2012

II 3­11:17

Základní škola Nový Bor, náměstí Míru 128, okres Česká Lípa, příspěvková organizace

e­mail: info@zsnamesti.cz; www.zsnamesti.cz; telefon: 487 722 010; fax: 487 722 378Registrační číslo: CZ.1.07/1.4.00/21.3267 Název: Pomocí techniky k novým poznatkům

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

VY_32_INOVACE_116

Název materiálu: Kalorimetrická rovnice, skupenské přeměnyŠablona: III/2 ­ Inovace ve výuce prostřednictvím ICTČíslo výukového materiálu: 116Sada: Přehled učiva základní školyAutor: ing. Veronika Šolcová

Ověření ve výuce: Fyzika

Třída: 9.A Datum ověření: 6.6.2012

II 3­11:17

Kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny

Předmět: FyzikaRočník: 9. ročníkTematický okruh: Přehled učiva základní školyAnotace:

1. kalorimetrická rovnice2. příklady3. přehled skupenských přeměn4. skupenství látek5. tání a tuhnutí6. vypařování7. var8. sublimace a desublimace

III 16­10:12

SKUPENSKÉ PŘEMĚNY

KALORIMETRICKÁ ROVNICE

III 17­11:18

Kalorimetrická rovnice

• pro výměnu tepla mezi 2 tělesy platí, že teplo přijaté se rovná teplu odevzdanému

c1m1(t1­t) = c2m2(t­t2)

• pořadí teplot v závorkách volíme tak, aby rozdíl teplot byl kladný

III 17­11:34

c1, c2 ... měrné tepelné kapacity látek( J/(kg.oC) )

m1, m2 ... hmotnosti těles (kg)t1 ... počáteční teplota tělesa (oC)t2 ... konečná teplota tělesa (oC)

t1 ... teplejší tělesot2 ... chladnější těleso

• kalorimetrickou rovnici nelze použít, když dochází ke změně skupenství

III 17­12:59

kalorimetr s topnou spirálou

VY_32_INOVACE_116_kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny.notebook

2

August 06, 2012

III 17­11:18

Příklady:

1/ Petr a Jan ponořili do nádoby s vařící vodou (100oC) dva válečky stejné hmotnosti (100 g) ­ hliníkový a železný. Do dvou kalorimetrů nalili stejné množství (0,5 l)studené vody (15oC). Jan ponořil do svého kalorimetru železný váleček a Petr hliníkový. Kdo naměřil po ustálení vyšší teplotu? Nejprve odhadni.

odhad

III 17­11:41

cFe = 450 cAl = 900

odhad: z porovnání měrných tepelných kapacit železa a hliníku vyplývá, že vyšší hodnotu naměří Petr

Jkg.oC

Jkg.oC

řešení

III 17­11:43

Výpočet:

t1 = 100 (oC)t2 = 15 (oC)m1 = 100 g = 0,1 kgV2 = 0,5 l m2 = 0,5 kgc2 = 4 200 J/(kg.oC) ... vodacFe = 450 J/(kg.oC)cAl = 900 J/(kg.oC)

t = ? (oC) pokračuj

III 17­13:12

výsledná teplota vody se železným válečkem

cFem1(t1­t) = c2m2(t­t2)

cFem1t1 ­ cFem1t = c2m2t ­ c2m2t2 cFem1t1 + c2m2t2 = c2m2t + cFem1t t(c2m2 + cFem1) = cFem1t1 + c2m2t2

t =

t =

t = 16,8oC

cFem1t1 + c2m2t2c2m2 + cFem1

450.0,1.100+4200.0,5.154200.0,5+450.0,1

pokračuj

III 17­13:28

výsledná teplota vody se hliníkovým válečkem

cAlm1(t1­t) = c2m2(t­t2)

cAlm1t1 ­ cAlm1t = c2m2t ­ c2m2t2 cAlm1t1 + c2m2t2 = c2m2t + cAlm1t t(c2m2 + cAlm1) = cAlm1t1 + c2m2t2

t =

t =

t = 18,5oC

cAlm1t1 + c2m2t2c2m2 + cAlm1

900.0,1.100+4200.0,5.154200.0,5+900.0,1

pokračuj

III 17­13:34

Výsledná teplota vody se železným válečkem je přibližně 16,8oC.Výsledná teplota vody s hliníkovým válečkem je přibližně 18,5oC.

Petr naměřil vyšší teplotu.

VY_32_INOVACE_116_kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny.notebook

3

August 06, 2012

III 17­13:35

2/ Jitka si chladí horký čaj tak, že si do něj nalije studenou vodu. Kolik čaje teplého 95oC a kolik vody teplé 15oC potřebuje k přípravě 0,5 l čaje s teplotou 55oC ?

řešení

III 17­13:37

1/ logickou úvahou

2/ z kalorimetrické rovnice

2 způsoby výpočtu:

III 17­13:38

1/ logickou úvahou

95oC ­ 15oC = 80oC

z 80oC = 40oC

95oC ­ 40oC = 55oC40oC + 15oC = 55oC

výsledná teplota je přesně uprostřed mezi počátečními teplotami vody a čajemusí být stejné množství čaje a vody 0,25 l

Jitka potřebuje 0,25 l čaje a 0,25 l vody.

12

zpět

III 17­13:45

2/ z kalorimetrické rovnice

c = 4 200 J/(kg.oC)V = 0,5 lρ = 1 000 kg/m3

t = 55oCt1 = 95oCt2 = 15oC

x = ? (l) pokračování

III 17­13:45

množství čaje v litrech ... xmnožství vody v litrech ... (0,5 ­ x)

m = Vρm1 = x.1000m2 = (0,5 ­ x).1000

c1m1(t1­t) = c2m2(t­t2)4200.x.1000.(95­55) =4200.(0,5­x).1000.(55­15)

x.40 = (0,5­x).40x = 0,5 ­ x

2x = 0,5x = 0,25 l

(0,5 ­ x) = 0,5 ­ 0,25 = 0,25 l

Jitka potřebuje 0,25 l čaje a 0,25 l vody.

III 17­14:03

3/ Voda v kalorimetru má teplotu 20oC. Ponoříme do ní váleček z mědi o hmotnosti 150 g a teplotě 90oC. Po určité době se teplota vody ustálí na 23oC. Kolik vody jev kalorimetru?

řešení

VY_32_INOVACE_116_kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny.notebook

4

August 06, 2012

III 17­14:03

c1 = 380 J/(kg.oC)c2 = 4 200 J/(kg.oC)t = 23oCt1 = 90oCt2 = 20oCm1 = 150 g = 0,15 kg

m2 = ? (kg)

index 1 ... měďindex 2 ... voda

pokračování

III 17­14:08

c1m1(t1­t) = c2m2(t­t2)

m2 =

m2 =

m2 = 0,303 kg = 303 g

V kalorimetru je přibližně 303 ml vody.

c2(t­t2)c1m1(t1­t)

380.0,15.(90­23)4200.(23­20)

III 16­8:29 III 16­8:29

tání

var

sublimacedesublimace

tuhnutí

kondezace

Přehled skupenských přeměn

III 16­8:29

Skupenství látek

1/ pevné

2/ kapalné3/ plynné

4/ plazma• vzniká silnou ionizací plynu

tekutiny

krystalickéamorfní

III 16­8:29

Tání a tuhnutí

• teplota tuhnutí = teplota tání• voda při normálním tlaku tt = 0oC = bod mrazu

Lt = mlt• skupenské teplot tání Lt (J)• měrné skupenské teplo tání lt (J/kg) ­ musíme dodat 1 kg látky, aby se přeměnila na kapalinu

VY_32_INOVACE_116_kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny.notebook

5

August 06, 2012

III 16­8:29

Vypařování

• vypařování se děje za každé teploty

• závisí na teplotě, velikosti povrchu, chemickém složení látky

• lze urychlit foukáním nebo odsáváním vznikajících par

III 16­8:29

Absolutní vlhkost vzduchu • hmotnost vodní páry v 1 m3 vzduchu

• vzduch pojme jen omezené množství páry• vzduch je parou nasycen, když je při určité teplotě maximální hodnota

• čím vyšší teplota vzduchu, tím více vodní páry může vzduch obsahovat

III 16­8:29

Relativní vlhkost

• v %

• podíl absolutní vlhkosti při dané teplotěk maximální absolutní vlhkosti při této teplotě

III 16­8:29

Rosný bod

• při ochlazování vzduchu s určitým množstvím vodní páry se zvyšuje relativní vlhkost, až dosáhne 100% při určité teplotě

• při dalším poklesu teploty vzniká mlha nebo rosa

III 16­8:29

Var

• teplota varu tv závisí na chemickém složení látky a na tlaku• voda vře při normálním tlaku při 100oC

Lv = mlv• skupenské teplo varu Lv (J)• měrné skupenské teplo varu lv (J/kg) ­ pro přeměnu 1 kg kapaliny na plyn

III 17­11:15

Sublimace a desublimace

• sublimace je přeměna látky ze skupenství pevného na plyn• závisí hlavně na teplotě• užití: čištění a izolace krystalických látek od netěkavých či málo těkavých příměsí, sublimační tisk• desublimace je přeměna látky z plynného na pevné skupenství

VY_32_INOVACE_116_kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny.notebook

6

August 06, 2012

III 17­11:18

Sublimace jódu

III 17­11:18

ledové květy na skle

II 3­11:23

Citace:

KOLÁŘOVÁ, Růžena a Jiří BOHUNĚK. Fyzika pro 8. ročník základní školy. Praha: Prometheus, spol. s r. o., 1999. ISBN 80­7196­149­3.

Sublimace jóduHttp://zmeny­skupenstvi.euweb.cz/sublimace.html. Euweb.cz [online]. 2010 [cit. 2012­03­17]. Dostupné z: http://zmeny­skupenstvi.euweb.cz/chex_02.jpg

Ledové květy na skleHttp://hvezdnysnilek2.blog.cz/1001/ledove­kvety. Blog.cz [online]. 2012 [cit. 2012­03­17]. Dostupné z: http://nd02.jxs.cz/382/095/7e49940226_58814746_o2.jpg

Kalorimetr s topnou spirálouHttp://www.helago­cz.cz/product/kalorimetr­s­topnou­spiralou­150­ml/. Helago­cz.cz [online]. 2012 [cit. 2012­03­17]. Dostupné z: http://www.helago­cz.cz/public/content­images/cz/product/22597.jpg

Testy byly vytvořeny v programu SMART Notebook verze 10.8.864.0 z roku 2011

II 3­11:23

Metodický list

Téma: Kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny

Autor: ing. Veronika ŠolcováPředmět: fyzikaRočník: 9. ročníkUčebnice: Fyzika 8 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázie, Doc. Dr. Ing. Karel Rauner, Nakladatelství Fraus

Metody výuky: opakování, procvičování

Formy výuky: frontální výuka, skupinová práce

Pomůcky: kalorimetr

Poznámky:list č.3 až č.6 ­ výkladlist č.7 až č.20 ­ příklady, řešení se objeví po ťuknutí na šipky řešení, odhad nebo pokračujlist č.21 ­ testlist č.22 až č.30 ­ výkladlist č.31 až č.32 ­ doplňující obrázky