Теплопередача: Часть 1

Видео

Конспект

Теплопередача

Добрый день, ребята! Сегодня мы с вами продолжаем разговор по физике тепловых явлений. На прошлом уроке мы с вами поговорили о внутренней энергии. Мы сказали, что внутреннюю энергию можно изменять. Два основных способа для изменения внутренней энергии это совершение работы и передача тепла.

Итак, энергия, которая передается или сообщается телу в процессе теплопередачи, носит название «количество теплоты». Давайте посмотрим, от чего зависит количество теплоты, от каких параметров тела, от каких физических величин, от каких характеристик.

Итак, количество теплоты в физике обозначается буквой Q . Естественно, как и многие, почти все физические величины, количество теплоты имеет свои единицы измерения. Единица измерения количества теплоты вам знакома.

Совершенно потрясающая единица количества теплоты, потому что в этих единицах измерения мы с вами определяем значение целых трех величин. И единицей измерения количества теплоты является Джоуль. Джоуль, конечно, именная единица измерения, но о истории открытия этой величины мы с вами поговорим чуть-чуть позже, когда будем говорить о применении закона сохранения энергии к тепловым процессам.

Итак, количество теплоты, которое тело получает в процессе теплопередачи или которое отдает в процессе остывания, зависит от трех основных параметров.

Количество теплоты зависит от:

удельной теплоемкости вещества;

от массы тела;

от разности температур, то есть температуры конечной и температуры начальной.

Мы с вами знаем, что разность температур можно записать достаточно коротко. Разность - это \Delta (дельта), об этом мы говорили на первом уроке, получим c m \Delta t . Давайте поговорим о каждой величине, которая входит в состав этой формулы.

Q мы с вами уже назвали. Дальше, конечно, масса. Я сознательно пропускаю вот эту букву c , о ней будет разговор большой и отдельный. Естественно, что это масса вещества. Так, сейчас мы вот так сделаем.

M - масса вещества. И эта масса вещества, начиная с 60-х годов прошлого века, в системе Си измеряется в килограммах. Мы с вами помним, что до внедрения системы Си масса могла измеряться в других единицах измерения.

И сегодня задачи на перевод одних единиц измерения в другие являются достаточно популярными задачами на школьном, а иногда и на муниципальном этапе олимпиады. Поговорим о температуре.

T_{2} - это классическое обозначение конечной температуры. Это та температура, которую тело приобретает спустя промежуток времени после установления теплового равновесия.

T_{1} - начальная температура тела. Это та температура, которую имеет тело в момент начала наблюдения.

\Delta T - разность температур. И по разности температур мы с вами можем делать вывод о том, какой это процесс. Если у нас разность температур больше нуля, это соответствует процессу нагревания. Но если при решении задачи вы получили отрицательное значение температуры (разность температур имеет знак минус), обычно это говорит о том, что идет процесс охлаждения, температура уменьшается.

Давайте поговорим о размерности. Конечная температура, начальная температура, разность температур будет измеряться в градусах Цельсия ( { }^{\circ} C ). Вот здесь самое интересное, конечно, с разностью температур.

Посмотрите, у нас получается t_{2} минус t_{1}{ }^{\circ} C минус { }^{\circ} C . И получается все равно { }^{\circ} C , потому что мы с вами работаем с единицами измерения, а не со значением. 2{ }^{\circ} C-2{ }^{\circ} C=0 , но 0 градусов Цельсия. И нужно сразу сказать, что измерение температуры по шкале Цельсия - это не единственный возможный вариант.

1 Температурных шкал существует несколько. Температурные шкалы отличаются одна от другой опорными точками, физики иногда говорят реперными точками. В шкале Цельсия такими опорными, реперными точками является температура плавления льда и температура кипения воды.

Соответственно, разница между этими температурами составляет 100 градусов. Еще одна температурная шкала, которая используется достаточно активно, особенно в лабораторных условиях, это шкала Кельвина. И мы с вами говорим о том, что шкала Кельвина и Цельсия, конечно, связаны между собой. Есть разные температурные шкалы, и связь между этими шкалами существует, но чаще всего в России мы пользуемся вот этими двумя шкалами - Кельвина и Цельсия.

Итак, температура по шкале Кельвина обозначается T большое. Для того, чтобы получить температуру по шкале Кельвина к нашей температуре по шкале Цельсия мы должны добавить значение 273 .

Температура по шкале Кельвина имеет значок К без градуса. То есть температура по шкале Кельвина будет обозначаться просто К. Ну, а вот теперь давайте посмотрим. Ноль градусов у Цельсия — это температура, при которой плавится лёд. А что такое ноль у Кельвина? Если мы вместо T поставим ноль, то у нас с вами получится ноль равен t плюс 273 .

2 Значит, ноль Кельвина по шкале Цельсия будет иметь температуру -273^{\circ} C . Эта температура имеет название. Эта температура называется абсолютный ноль. На сегодняшний день ученые приближаются к этой температуре. Например, в научно-исследовательских институтах города Троицка достигнут уже фактически третий знак после запятой у абсолютного ноля.

Но ученые говорят о том, что мы можем только приближаться к этой температуре, но эту температуру мы не достигнем. У шкалы Цельсия и Кельвина есть одно великое преимущество. У них один градус Цельсия равен одному градусу Кельвина. Поэтому если мы возьмем разность температур по шкале Цельсия, по шкале Кельвина мы получим ровно такое же значение.

Поэтому если где-то в какой-то задаче вы увидите-К (Кельвины), вас это не должно пугать. Итак, \Delta t по шкале Цельсия будет равна \Delta t по шкале Кельвина.

А вот теперь пришла очередь этой физической величины, про которую я пока еще не говорила. Итак, c - это удельная теплоемкость вещества. Для того, чтобы понять, что из себя представляет c , выразим c из формулы.

И прежде, чем записать готовое значение c= , я хочу сказать, что у нас существует достаточно много приемов, с помощью которых мы можем работать с формулами и никогда не ошибаться. Один из таких приемов носит название треугольника формул. Вероятнее всего вам рассказывали про треугольники формул в седьмом классе, там они используются очень активно. Но в восьмом классе с такими треугольниками формул мы тоже можем работать вполне и можем работать успешно.

Итак, смотрите, мы с вами показываем треугольник формул. И треугольник формул в нашем с вами случае будет выглядеть так. Количество теплоты - это будет произведение удельной теплоемкости, массы и разности температур. Работать с таким треугольником формул крайне легко. Если мне нужно найти количество теплоты, я его просто закрываю.

Снимок экрана 2026-06-06 в 17.53.35.png И мы с вами видим внизу, рядышком в строчку, произведение трех величин c , M и \Delta t . А вот если, как сейчас, мне нужно найти удельную теплоемкость вещества, я закрываю удельную теплоемкость, и я вижу перед собой дробь, четкий знак дроби, в числителе стоит количество теплоты, в знаменателе произведение массы и разности температур. Когда треугольник формулы находится перед глазами, вот эти навыки работы с формулами становятся автоматическими.

Итак, удельная теплоемкость вещества - это отношение количество теплоты к произведению массы на разность температур. Иногда я говорю, не используя треугольник-формул, объясняю работу с формулами чуть-чуть по-другому.

Я могу сказать так, если из формулы, которую мы сейчас с вами выделим Q , это c \cdot m \cdot \Delta t , мне нужно выразить отдельную теплоемкость вещества, то все, что стоит рядом с неизвестной величиной, всегда и обязательно будет в знаменателе. Все остальное, а остальное это Q , поднимается в числитель. Вот это нехитрое правило работает не только в физике, работает в математике, работает в химии, работает в других науках тоже.

Неизвестная величина, все, что рядом с неизвестной, всегда в знаменатель, все остальное в числитель. А вот теперь посмотрите, удельная теплоемкость вещества, она не имеет своих собственных единиц измерения. Собственные единицы измерения килограммы, градусов Цельсия и даже почти Джоули. Почему почти? Потому что Джоули не принадлежит системе Си.

И чуть позже мы с вами распишем Джоули до единиц системы Си, но через несколько минут. А пока мы с вами покажем единицы измерения отдельной теплоемкости вещества. Количество теплоты - это джоуль, масса - это килограмм, разность температур - градус Цельсия. В восьмом классе все-таки больше упор делается и именно на градусы Цельсия.

Итак, удельная теплоемкость вещества. И вот наконец наступило то время, когда мы с вами можем говорить, а почему на первом месте стоит слово «удельное»? Что показывает это слово? И для того, чтобы дать ответ на ваш вопрос, я дам определение удельной теплоемкости вещества.

Мы не будем записывать под диктовку определение, в наш век это уже неразумно, но построить логическую цепочку, которая позволяет понять, что такое удельная теплоемкость вещества и позволяет очень быстро запомнить определение удельной теплоемкости, мы с вами можем непременно. Итак, удельная теплоемкость вещества показывает, какое количество тепла нужно сообщить телу массой 1 килограмм, чтобы повысить его температуру на 1{ }^{\circ} C .