Závislosť teploty od času
Prečo hrniec s malým množstvom vody zovrie skôr ako plný hrniec na tom istom variči?
Čo sa naučíš
- Spojím dodané teplo s príkonom a časom.
- Prečítam priamkový graf teploty.
Experiment
Teplo je príkon krát čas. Teplota rastie o Q/(m·c), kým voda nezačne vrieť. Graf je priamka, lebo príkon aj c sú stále.
Načítavam simuláciu…
Vyskúšaj
Na akú teplotu sa dostane voda za 10 s?
Spočítať 30 °C z 418 W, 0,1 kg a 20 °C.
- Q = 418 · 10. ΔT = Q / (0,1 · 4180).
- Nastav pokus.
- Porovnaj teplotu.
Teplota je 30 °C.
Overenie pochopenia
Varič má príkon 500 W a hreje 20 s. Koľko tepla dodá, ak sa nič nestratí?
Pri dvojnásobnej hmotnosti a rovnakom príkone je graf teploty:
Vysvetlenie
Za 10 s pri 418 W prijme 0,1 kg vody 4180 J a z 20 °C sa dostane na 30 °C. Graf je priamka.
Varič dodáva energiu rovnomerne, preto Q = P·t. Pri stálej mernej tepelnej kapacite je zmena teploty úmerná času. Väčšia hmotnosť tú istú energiu rozloží do menšej zmeny teploty. Model prestáva platiť, keď voda dosiahne var.
Pojmy
- Príkon
- Energia dodaná za sekundu. Jednotka watt.
- Graf t–τ
- Teplota na zvislej osi, čas na vodorovnej.
Príklad
Šálka vody na tom istom variči zohreje skôr ako hrniec polievky, lebo má menšiu hmotnosť.
Čo sa často mýli
- Strmší graf neznamená väčšiu teplotu na začiatku. Znamená rýchlejší rast.
- Watt nie je jednotka teploty.
Čo model zjednodušuje
Nádoba teplo neberie a skupenstvo sa nemení. Straty do vzduchu nie sú započítané.
Vzorce
Teplo pri stálom príkone
Dodaná energia je súčin príkonu a času.
- Q
- teplo, J
- P
- príkon, W
- t
- čas, s
Kedy platí: Príkon je stály a celý sa odovzdá vzorke.