Какие бывают формы энергии?
Энергия не исчезает и не возникает заново, она только переходит из одной формы в другую. В химии важнее всего химическая энергия, которая хранится в химических связях вещества.
| Форма | Пример |
|---|---|
| Химическая | Хранится в топливе, пище, батарейке |
| Тепловая | Выделяется при горении дров и обогревает дом |
| Световая | При горении магния появляется белый свет |
| Электрическая | Химическая энергия батарейки превращается в ток и зажигает лампочку |
| Механическая | В двигателе сгорает бензин, и машина движется |
Этот симулятор сосредоточен на тепловой энергии: он показывает, как тепло переходит от одного тела к другому.
Как передаётся тепло?
Между двумя соприкасающимися телами тепло всегда переходит от горячего тела к холодному. Как только температуры выравниваются, передача тепла прекращается.
Каждое вещество нагревается по-своему. Количество теплоты, которое нужно, чтобы нагреть 1 г вещества на 1°C, называют удельной теплоёмкостью (c). У воды она равна 4.2 Дж/(г·°C), у железа 0.45 Дж/(г·°C), поэтому при одинаковой массе вода требует примерно в 9 раз больше тепла, чем железо. Количество теплоты рассчитывают по формуле Q = m · c · Δt: чтобы нагреть 100 г воды на 10°C, нужно 4200 Дж.
Проведи опыт с теплом в приложении Nalukh chem
Этот симулятор входит в полный доступ. Скачивание бесплатно, без регистрации открыты 2 раздела и 5 симуляторов.
Как пользоваться симулятором?
Когда симулятор открывается, левый блок — железо при 20°, а правый блок — вода при 80°. Рядом с каждым блоком стоит термометр, а внутри блока есть квадратные значки. Чем сильнее нагрет блок, тем больше значков.
- В строке Блок А выбери материал левого блока: Железо, Кирпич или Вода. Правый блок всегда вода.
- В строке Горелка кнопкой А или Б выбери блок, под которым будет стоять горелка.
- Потяни нижний ползунок к надписи Нагревание, и блок нагреется. Потяни его к надписи Охлаждение, и блок остынет. Если поставить ползунок посередине, горелка выключится.
- Нажми кнопку ✂ Разделить, и два блока соприкоснутся, а на кнопке появится надпись 🔗 Вместе. Если температуры разные, появится стрелка от горячего блока к холодному.
- Кнопка обновления в верхнем углу возвращает всё в начальное состояние.
Задания для симулятора
Перед следующим опытом нажимай кнопку обновления.
- Приведи в контакт железо и воду и подожди, пока температуры выровняются. Ответ: 68°. Железо нагреется на 48°, а вода остынет на 12°.
- В строке Блок А выбери Кирпич и повтори опыт. Ответ: 60°.
- В строке Блок А выбери Вода и повтори опыт. Ответ: 50°, точно среднее двух температур.
- Рассчитай конечную температуру сам. Симулятор использует относительные значения теплоёмкости: железо 1, кирпич 2, вода 4. Для железа: (1 · 20 + 4 · 80) ÷ (1 + 4) = 68°.
- Потяни ползунок до конца к надписи Нагревание и измерь, сколько времени левый блок нагревается от 20° до 60°, если это железо и если это вода. Ответ: вода нагревается в 4 раза дольше.
Симулятор и реальность
Симулятор — это упрощённая модель. Блок воды не замерзает при 0°C и не кипит при 100°C. Число квадратных значков зависит только от температуры, а тепло настоящего тела зависит ещё от массы и теплоёмкости. Настоящее отношение теплоёмкостей воды и железа равно не 4, а примерно 9.
У воды большая теплоёмкость, поэтому по трубам отопления пускают воду: она переносит много тепла и медленно остывает.
