2.2.4 Kalorimetrická rovnice

Transkript

1 ..4 Kalorieriká rovnie Předpoklady: 0 Poůky: dvě kádinky, vaříí voda, eploěr Vernier, Síháe eplou a udenou vodu při íhání i vody vyěňují eplo, uí dojí k rovnováze zíkáe vodu o jedné eploě. Pokud žádné eplo neueče, plaí: eplo odevzdané eplou vodou eplo přijaé udenou vodou. Př. : Do 00 l vody o eploě 0 C (pokojová eploa přilijee 50 l vody o eploě 80 C (horká voda. Odhadni eplou výledné eplé vody. Urči eplou vody výpoče. Odhadni eplou jakou eplou vody naěříe pokud poku provedee, odhad zdůvodni. 0,kg, J kg K, 0 C, 0,5 kg, 80 C,? Síháváe dvě nožví ejné kapaliny u ejnýh nožví by e výledná eploa ěla rovna průěru eplo, proože je udené vody víe, bude výledná eploa blíže k eploě udené vody. / : , , 0 Doazení: C 45,7 C + 0, + 0,5 Skuečná eploa kerou naěříe bude nižší, proože eplá voda uí kroě udené vody ohřá i kádinku a čá epla unikne do řídy. + Dodaek: Výledný vzah je fakiky vzore pro vážený průěr obou eplo, + kde jou jejih váhy určeny honoí vody danou eploou. Při pokuu je naěřili výlednou eplou 4 C (přeně podle naših předpokladů. Př. : Navrhni akové provedení předhozího pokuu, aby eploa výledné eplé vody byla vyšší než hodnoa určená výpoče. Čá epla e určiě zraí vždy pořebujee, aby e v kádine objevil další zdroj epla budee přeléva udenou vodu do eplejší, aby eplo kroě eplé vody dodávala i zahřáá kádinka. Poku provedee o nejryhleji (nižší zráy. V případě, že by o neačilo použijee kádinku luší kle (bude oi předa udenější vodě víe epla.

2 Pedagogiká poznáka: Veli doporučuji íhání vod prové. Fak, že při ryhlé proveden druhého pokuu zíkáe vodu eplejší než podle výpoču, je dobrou ukázkou, že i když reálně výledky pokuů neodpovídají přeně výpočů, ohou e liši i na obě rany a hlavně je hopni odhali příčiny a v případě pořeby je pak odraňova. Prakiky provádí poku ak, že připraví vodu o pokojové eploě, horkou vodu oděří a eploěre v kádine čeká než eploa klene na 80 C. Pokud hee přenější výledky pokuů, pořebuje nádobu, kerá zabraňuje úniků (nebo průniků epla kalorier (lovo znaená er na kalorie arší jednoka energie, kerá e ješě dne používá u výživovýh hodno apod.. Čí lepší kalorier, í přeněji plaí, po doazení: kalorieriká rovnie: ( ( Př. : Rozhodni, kerá z honoí, vyšší eploou. Pokud á výraz ( ěleu o honoi. paří v rovnii ( ( láe znaena kladný epelný rozdíl, uí paři eploa eplejšíu Dodaek: Ve kuečnoi je jedno, jeli právně odhadnee, kerý z předěů á í vyšší eplou, proože v případě, že byho e nerefili, budou obě závorky záporné, í páde budou záporné i obě rany rovnie a rovno (o kerou jde předevší zůane zahována. Při použií v praxi není příliš důležié, jak budee rovnii pá. Sačí: eplo přijaé eplo odevzdané, nebo C, roha úvahy. Př. 4: Kolik udeného čaje o eploě 0 C uíe nalí do 0,5 l horkého čaje o eploě 80 C, abyho zíkali neielně eplý nápoj o eploě 45 C J kg K, 0 C, 80 C, 45 C, 0, 5kg,? / : ( ( ( 0, Doazení: kg 0,5kg 45 0 Do horkého čaje uíe přilí 0,5 l udeného.

3 Pedagogiká poznáka: Sudeni ají endeni doazova ako. Snaží e ji vyvěli, že by neěli doazova za epla bez ěrnýh epelnýh kapai. V oo konkréní případě e ie ěrné epelné kapaiy vykráí, ale obeně jde o španý zvyk, kerý by u někerýh z dalšíh příkladů znaenal hybu. Př. 5: Ve vaně je 00 lirů eplé vody o eploě 7 C. Kolik lirů horké vody o eploě 65 C uíe do vany připui, abyho zíkali zapářku o eploě 40 C J kg K, 7 C, 65 C, 40 C, 00 kg,? / : ( ( ( Doazení: kg 5 kg Do vany uíe napui 5 lirů horké vody. Poznáka: Auor by rád upozornil (na podě generální ajenie Inernaional Woen Moveen Again Zapářka, že předhozí příklad v žádné případě nebyl zaýšlen jako propagae ohoo v dnešní době již zela překonaného způobu vykonávání ělené hygieny. Dodaek: Auor e uí ohradi proi nepodložený poluvá, že by byl k předhozí poznáe nuen ze rany IWMAZ. Př. 6: Najdi o nejvíe důvodů, proč je zapářka v dnešní době již zela překonaný způob vykonávání ělené hygieny. Zapářka: je neekologiká (velká pořeba energie a vody nižuje obranyhopno organiu zvyšuje vlhko v byě a způobuje ak šíření plíní zvýšená vlhko v koupelně způobuje rážení vodní páry na zradle. Zradlo ak vyžaduje čaější lešění odašťuje pokožku a zvyšuje ak riziko kožníh horob vyoká eploa proékajíí vody zkrauje živono ěnění ve vodovodní baerii veli vyoká eploa vody způobuje únavu a zvyšuje pravděpodobno unuí ve vaně prodlužuje dobu koupání a zabraňuje ak oaní členů rodiny v příupu do koupelny

4 Př. 7: Jakou eplou uí í kg vody, aby po íhání kg ehanolu o eploě 40 C vyvořila ě o eploě 0 C., J kg K, kg? ( ( ( J kg K, kg, 40 C, 0 C, Doazení: C C 400 Voda uí í eplou C. Př. 8: Závaží o honoi 500g z neznáého prvku o eploě 00 C vhodíe do lirů vody o eploě 0 C. Teploa vody a závaží e uálila na 4 C. Urči ěrnou epelnou kapaiu a druh prvku J kg K, kg ( ( ( ( Doazení:, 0 C, 0,5kg, 00 C, 4 C,? ( J kg K 880J kg K 0, Neznáá láka á ěrnou epelnou kapaiu 880J kg K. Jde zřejě o hliník. v Př. 9: Železné závaží o honoi 00 g hodíe do 0,5 liru vody o eploě 0 C. Teploa vody e uálila na C. Jaká byla původní eploa závaží? Mío indexů a použij v obené řešení indexy a. - -, 0,5 kg 400 J kg K? ( ( +, 0 C, J kg K, 0, kg, C, 4

5 + Doazení: + 0, , 450 C 69 C 0, 450 Voda uí í eplou 69 C. - Př. 0: Kalorier o epelné kapaiě 6J K obahuje 50 g oleje o eploě C. Do oleje v kalorieru vložíe ěděné závaží o eploě 00 C a honoi 500g. Po uálení á vše eplou C. Urči ěrnou epelnou kapaiu oleje. 0, 5kg, C, 0,5kg, 00 C, - C 6J K,? ( + C ( ( C ( ( C 80 J kg K,, C (závaží uí kroě oleje ohřá i kalorier Doazení: ( C ( 0,5 80 ( 00 6( J kg 0,5 K 00J kg K Olej v kalorieru á ěrnou epelnou kapaiu 00J kg - - K. Př. : Peříček i hrál kaloriere. Poupně do něj uíil 0,5 liru vody o eploě 0 C, kg lihu o eploě 0 C a půlkilové železné závaží o eploě 00 C. Urči eplou obahu kalorieru poé, o přejde od rovnovážného avu. 0,5 kg, J kg K, 0 C, 0,5kg, J kg K, 0 C, - - 0,5kg, 450 J kg K, 00 C,? Problé: Nevíe, jaká bude výledné eploa a edy ani o, zda e voda bude ohříva nebo bude ohlazova. Řešení: Všehny láky ohladíe na nejnižší eplou (0 C a zjiíe, kolik epla by e í uvolnilo. Poé počíáe, o kolik upňů by e všehny láky ío eple ohřály. Uvolněné eplo: ( + ( 0,5 400( ,5 450( 00 0 J 650 J Teploní rozdíl: C C + + 0, ,5 450 Obah kalorieru bude í eplou C. Shrnuí: Teplo odevzdané e rovná eplu přijaéu. 5