Что значит удельная величина
Осмысление понятия «удельная величина»
Урок «Количество теплоты и удельная теплоёмкость». 8-й класс
Мышление – это деятельность «чтобы узнать»,
а о вещах ничего нельзя узнать, не проследив,
что они делают и что с ними делается.
В процессе обучения физике разумность деятельности является наиважнейшей задачей. Примером построения образа, выработки умения «вращать» его мысленно, рассматривая с разных сторон, под разными углами является формирование понятия удельной величины. Удельные величины (т.е. доли) рассматриваются в течение всего курса физики и представляют собой в обобщённом виде отношение двух физических величин:
– удельная теплота сгорания топлива L/m;
– удельная теплота парообразования 
/m;
Так как разумность действия подразумевает ориентацию на существенные свойства и отношения, то развёртывание наполняет эти соотношения разнообразным смыслом. Например, целесообразно предложить учащимся составить таблицу из отношений физических величин и развернуть их, т.е. охарактеризовать на примерах из собственного опыта.
Примеры выполнения задания
Отношения разнородных величин
m/ V: масса отварного картофеля/объём воды; масса полученного творога/объём молока; масса резинового шарика/объём вдуваемого воздуха.
V/ m: объём тарелки/масса супа; объём древесины/масса полученной бумаги; объём шкафа/масса одежды.
m/t: масса яблок/время роста; масса банана/время съедания; масса куска сахара/время растворения. (Это уже не скорости. – Ред.)
t/V: время расчёсывания волос/объём волос; время таяния льда/объём льда; время/объём песка в песочных часах.
E/t: затраченная энергия/время тренировки; энергия аккумулятора/время работы плеера; энергия зарядки мобильного телефона/время работы.
S/V: площадь пожара/объём воды; площадь поверхности головы/объём волос; площадь поля/объём жидких удобрений.
S/m: площадь разрушений/масса взрывчатки; площадь Красной площади/масса собравшихся людей; площадь парка/масса памятников.
Отношения однородных величин:
t1/t2: время урока физики/всё время пребывания в школе;
E1/E2: энергия, потребляемая в Москве/энергия, потребляемая в России;
Придуманные образы и наполнение отношений смыслом являются превращёнными формами жизненных ситуаций учащихся. После такого обдумывания отношений величин легко ввести понятие удельной теплоёмкости в 8-м классе на уроке «Количество теплоты и удельная теплоёмкость».
Учитель. Когда мы рассматривали движение шарика по наклонной плоскости, то установили, что в отсутствие сопротивления движению полная механическая энергия сохраняется. Но при наличии трения этот закон не выполняется, т.к. изменяются состояния тел: когда механическая энергия убывает, обычно тела нагреваются. Приведите примеры.
Учитель. Могут происходить и другие изменения. Например, при вылетании пробки из бутылки с газированной водой под давлением газа газ охлаждается. При размельчении тела наоборот нагреваются. Аналогичные явления происходят при плавлении или отвердевании вещества. Что меняется во всех этих примерах в веществе, из которого состоят тела?
Учащиеся. Взаимодействие молекул, изменение характера их движения, т.е. внутренняя энергия.
Учитель. Изменение внутренней энергии может происходить не только при совершении работы. Например, при остывании горячей воды в стакане никакой работы не совершается, а внутренняя энергия убывает. Происходит просто передача тепла. Для характеристики этого процесса введено понятие количества теплоты Q. Исследуем, от чего оно зависит. Если в ванну с холодной водой добавить стакан кипятка, то увеличение температуры будет незаметным. А когда стакан кипятка окажет существенное влияние?
Учащиеся. Когда массы тел соизмеримы.
Учитель. Значит, изменение внутренней энергии зависит от массы тела. Как можно охарактеризовать эту зависимость?
Учащиеся. Изменение внутренней энергии прямо пропорционально массе тела.
Учитель. Другими словами, на каждую долю массы тела приходится определённое изменение внутренней энергии. А теперь возьмём две совершенно равные массы воды. Но в одном сосуде вода горячая, а в другом холодная. Поставим на одинаковые плитки. Какая вода будет нагреваться дольше до кипения?
Учитель. Что это означает?
Учащиеся. Холодной воде требуется больше сообщить тепла.
Учитель. Значит и изменение внутренней энергии холодной воды будет больше. Сделайте вывод.
Учащиеся. Изменение внутренней энергии прямо пропорционально изменению температуры тела. То есть на каждый градус температуры приходится определённое изменение внутренней энергии.
Учитель. Замечу, что чем выше температура тела, тем дольше оно остывает. Возьмём тела одинаковой массы, нагретые до одинаковой температуры. Пронаблюдаем, под каким из цилиндров: латунным, железным или алюминиевым расплавится больше воска. (Демонстрация.) Сделайте вывод.
Учащиеся. Под цилиндрами расплавилось разное количество воска. Значит цилиндры отдали разное количество теплоты. Отсюда следует, что изменение внутренней энергии зависит от рода вещества.
Учитель. Для характеристики тепловых свойств веществ используют удельную теплоёмкость. Её выражают в Дж/(кг Ч град). Учёные определили удельную теплоёмкость многих веществ. Это свойство зависит от температуры, но очень незначительно, так что эту зависимость мы не будем учитывать. Что показывает удельная теплоёмкость?
Учащиеся. Количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 °С. Или количество теплоты, выделившегося при остывании 1 кг вещества на 1 °С.
Учитель. Обобщим: от чего зависит изменение внутренней энергии?
Учащиеся. От массы, разности температур, рода вещества.
Учитель. Для вычисления количества теплоты, передаваемого или отдаваемого телом, существует формула: Q = cm (t2 – t1). Теперь обратимся к таблице удельных теплоёмкостей:
– У какого вещества самая большая удельная теплоёмкость? самая маленькая? что это означает?
– Можно ли на пламени свечи вскипятить ведро воды? Почему?
– Можно ли передать некоторое количество теплоты, не вызывая этим повышение его температуры?
– Как быстрее остудить горячий чай: бросить в него сахар сразу или подождав 5 мин? Растворение сахара идёт с поглощением тепла.
– Одинаковое ли количество теплоты необходимо для нагревания газа до одной и той же температуры в сосудах, закрытых поршнем, если в одном сосуде поршень перемещается, а в другом неподвижен?
– Какое тело нагреется до более высокой температуры: кусок свинца или стали той же массы, если по ним ударить молотком одинаковое число раз с одинаковой силой?
Как показывает практика, единожды тщательно отработанное понятие удельной величины не вызывает в дальнейшем изучении физики никаких трудностей при введении понятий: удельная теплота плавления, парообразования, сгорания и другие.
Людмила Николаевна Рагулина окончила Ленинградский ГПИ им. А.И.Герцена в 1976 г. по специальности «Физика», учитель физики высшей квалификационной категории, педагогический стаж 29 лет. Работала в основном в СВАО г. Москвы в школах № 247, 1122, 266. Отличник народного просвещения, ветеран труда, кустовой методист округа «Лианозово», лауреат конкурса «Лучшие учителя России» 2006 г., неоднократно награждалась грамотами городского комитета, МДО и др. Только за последние 4 года её ученики 12 раз побеждали в олимпиадах и конкурсах проектов. Под руководством профессора МГУ им. М.В.Ломоносова, д.п.н. Ю.А.Самоненко проводит в школе диссертационное исследование на тему «Создание комфортной обучающей среды с усилением методологического компонента в естественнонаучном образовании школьников». Главная идея работы – внедрение деятельностного подхода в образовании с использованием здоровьесберегающих технологий, с учётом психологических и поведенческих нарушений детской психики и хронического или эпизодического стресса.Сейчас на завершающем этапе находится методическая разработка элективного курса по физике I ступени «Гимнастика ума». В этом курсе на простых примерах дети научаются рассуждать и самостоятельно исследовать явления. Среди выпускников есть учёные, преподаватели не только средних школ, но и таких вузов, как МФТИ, РУДН и даже Кембриджского университета. Муж Александр – художник-реставратор, обе дочери защитили степени магистров, внучке Машеньке уже годик. Людмила Николаевна любит шить и вязать – но где взять на это время?
Профессор Знаев
ОСНОВНОЕ МЕНЮ
НАЧАЛЬНАЯ ШКОЛА
РУССКИЙ ЯЗЫК
ЛИТЕРАТУРА
АНГЛИЙСКИЙ ЯЗЫК
НЕМЕЦКИЙ ЯЗЫК
ИСТОРИЯ
БИОЛОГИЯ
ГЕОГРАФИЯ
МАТЕМАТИКА
ИНФОРМАТИКА
Удельные и молярные величины
Удельная величина – отношение величины, характеризующей порцию вещества, к массе этой порции.
Удельная величина показывает значение соответствующей ей обычной величины для порции вещества массой 1 килограмм.
Но 1 кг меди содержит одно число атомов меди, а 1 кг свинца – совсем другое (где больше?). Очень часто, особенно при химических расчетах, использовать удельные величины бывает неудобно (почему?). В этом случае значение величины относят к стандартному числу частиц – к одному молю, то есть используют не удельные, а молярные величины.
Молярная величина – отношение величины, характеризующей порцию вещества, к количеству вещества этой порции.
Молярная величина показывает значение соответствующей обычной величины для 1 моля вещества.
С одной из молярных величин вы уже знакомы – это молярная масса.
Молярная масса вещества Б – отношение массы порции вещества Б к количеству вещества этой порции.
Молярная масса вещества соответствует массе 1 моля этого вещества.
Молярная масса вещества не зависит от внешних условий и агрегатного состояния вещества.
Молярная масса характеризует не только химические вещества, но и элементы, изотопы и любые другие совокупности более или менее одинаковых частиц (ионов, электронов и т. п.).
Другая часто используемая молярная величина – молярный объем.
Молярный объем вещества Б – отношение объема порции вещества Б к количеству вещества этой порции.
Молярный объем вещества соответствует объему 1 моля этого вещества.
Молярный объем зависит от температуры и давления и может быть определен для любого агрегатного состояния вещества.
К молярным величинам относится и постоянная Авогадро.
Постоянная Авогадро (» молярное число частиц» ) – отношение числа частиц в порции вещества к количеству вещества этой порции.
Постоянная Авогадро соответствует числу частиц в одном моле химического вещества, элемента, изотопа, или любой другой совокупности более или менее одинаковых частиц.
Три приведенные выше уравнения связи дают нам формулы для вычисления количества вещества, исходя из других данных:
В дальнейшем мы познакомимся и с другими молярными величинами.
УДЕЛЬНАЯ ВЕЛИЧИНА, МОЛЯРНАЯ ВЕЛИЧИНА, МОЛЯРНАЯ МАССА ВЕЩЕСТВА, МОЛЯРНЫЙ ОБЪЕМ ВЕЩЕСТВА, ПОСТОЯННАЯ АВОГАДРО
4)Определите молярные теплоты плавления (при температуре плавления) воды, алюминия и кремния, если их удельные теплоты плавления соответственно равны 890 кДж/кг (при О o С), 400 кДж/кг (при 660 o С) и 1780 кДж/кг (при 1415 o С).
5)Молярные теплоты плавления при температуре плавления у железа – 13,8 кДж/моль, а у оксида железа Fe3O4 – 138 кДж/моль. Во сколько раз больше энергии нужно затратить для плавления образца Fe3O4, чем для плавления такого же по массе образца железа?
6)Молярные теплоты кипения некоторых веществ (Lm, в кДж/моль) приведены в таблице.
В каких из этих веществ при кипении рвутся химические связи, а в каких межмолекулярные? Определите тип строения этих веществ.
7)Расположите молекулярные вещества, найденные вами в таблице (задача 6), в порядке возрастания прочности межмолекулярных связей.
8)Пользуясь данными той же таблицы, определите удельные теплоты кипения водорода, кислорода, воды, оксида бария и железа. Можно ли по полученным значениям сказать что-либо о типе структуры этих веществ?
9)Определите количество вещества хлорида натрия в образце этой соли массой 5,85 г.
10)Определите количества вещества в продажных (килограммовых) пачках поваренной соли и сахара (С12Н22О11). Почему эти количества вещества так сильно отличаются друг от друга?
11)Для проведения реакции необходимо взять 2,5 моля оксида кальция СаО. Сколько нужно отвесить этого вещества на весах?
12)Известно, что в результате реакции термического разложения гидроксида железа Fe(OH)2 образовалось 0,125 моль оксида железа FеО. Определите массу образовавшегося оксида железа.
13)В результате реакции было получено 6,4 г диоксида серы. Какова масса серы, содержащейся в этом диоксиде? Что в данном случае означает слово » сера» в вопросе задачи?
14)Оксид алюминия Al2O3 массой 306 г получили из алюминия массой 162 г. Докажите, что алюминий прореагировал полностью.
15)Из 268,8 г железа было получено 650 г трихлорида железа. Полностью ли прореагировало железо? Если нет, то какова масса непрореагировавшего железа?
16)В образце немолекулярного вещества массой 320 г содержится 4 моль этого вещества. Определите формульную массу вещества.
17)Установлено, что в образце желтого металла массой 1,97 г количество вещества составляет 0,01 моль. Какой это металл?
18)3,5 моля вещества с простейшей формулой СН2 имеют массу 196 г. Определите молекулярную формулу этого вещества.
19)Определите молекулярную формулу одной из аллотропных модификаций серы, если 0,02 моль этого вещества имеет массу 5,12 г.
20)При исследовании 6 г вещества с простейшей формулой HPO3 было установлено, что количество вещества в этой порции составляет 0,025 моль. Определите молекулярную формулу исследуемого вещества.
Удельный вес
Среди множества параметров, характеризующих свойства материалов существует и такой как удельный вес. Иногда применяют термин плотность, но это не совсем верно. Но так или иначе эти оба термина имеют собственные определения и имеют хождение в математике, физике и множестве других наук, в том числе и материаловедении.
Определение удельного веса
Физическая величина, являющаяся отношением веса материала к занимаемому им объему, называется УВ материала.
Материаловедение ХХI века далеко ушло вперед в и уже освоены технологии, которые каких-то сто лет назад считались фантастикой. Эта наука может предложить современной промышленности сплавы, которые отличаются друг от друга качественными параметрами, но и физико-техническими свойствами.
Для определения того, как некий сплав может быть использован для производства целесообразно определить УВ. Все предметы, изготовленные с равным объемом, но для их производства был использованы разные виды металлов, будут иметь разную массу, она находится в четкой связи с объемом. То есть отношение объема к массе это есть некое постоянное число, характерная для этого сплава.
Для расчета плотности материала применяют специальную формулу, имеющую прямую связь с УВ материала.
Формула удельного веса
Формулу расчета УВ выглядит как отношение веса к объему. Для подсчета УВ допустимо применять алгоритм расчета, который изложен в школьном курсе физики.
Для этого необходимо использовать закон Архимеда, точнее определение силы, которая является выталкивающей. То есть груз с некоей массой и при этом он держится на воде. Другими словами на него влияют две силы – гравитации и Архимеда.
Формула для расчета архимедовой силы выглядит следующим образом
где g – это УВ жидкости. После подмены формула приобретает следующий вид F=y×V, отсюда получаем формулу УВ груза y=F/V.
Разница между весом и массой
В чем состоит разница между весом и массой. На самом деле в быту, она не играет ни какой роли. В самом деле, на кухне, мы не делаем развития между весом курицы и ее массой, но между тем между этими терминами существуют серьезные различия.
Эта разница хорошо видна при решении задач, связанных с перемещением тел в межзвездном пространстве и ни как имеющим отношения с нашей планете, и в этих условиях эти термины существенно различаются друг от друга.
Можно сказать следующее, термин вес имеет значение только в зоне действия силы тяжести, т.е. если некий объект находиться рядом с планетой, звездой и пр. Весом можно называть силу, с которой тело давит на препятствие между ним и источником притяжения. Эту силу измеряют в ньютонах. В качестве примера можно представить следующую картину — рядом с платным образованием находиться плита, с расположенным на ее поверхности неким предметом. Сила, с которой предмет давит на поверхность плиты и будет весом.
Масса тела напрямую связана с инерцией. Если детально рассматривать это понятие то можно сказать, что масса определяет размер гравитационного поля создаваемого телом. В действительности, это одна из ключевых характеристик мироздания. Ключевое различие между весом и массой заключается в следующем — масса не зависит от расстояния между объектом и источником гравитационной силы.
Для измерения массы применяют множество величин – килограмм, фунт и пр. Существует международная система СИ, в которой применяют привычные, нам килограммы, граммы и пр. Но кроме нее, в многих странах, например, Британских островах, существует собственная система мер и весов, где вес измеряют в фунтах.
Разница между удельным весом и плотностью
УВ – что это такое?
Удельный вес – это есть отношение веса материи к его объему. В международной системе измерений СИ его измеряют как ньютон на кубический метр. Для решения определенных задач в физике УВ определяют следующим образом – насколько обследуемое вещество тяжелее, чем вода при температуре 4 градусов при условии того, что вещество и вода имеют равные объемы.
По большей части такое определение применяют в геологических и биологических исследованиях. Иногда, УВ, рассчитываемый по такой методике, называют относительной плотностью.
В чем отличия
Как уже отмечалось, эти два термина часто путают, но так как, вес напрямую зависим от расстояния между объектом и гравитационным источником, а масса не зависит от этого, поэтому термины УВ и плотность различаются между собой.
Но необходимо принять во внимание то, что при некоторых условиях масса и вес могут совпадать. Измерить УВ в домашних условиях практически невозможно. Но даже на уровне школьной лаборатории такую операцию достаточно легко выполнить. Главное что бы лаборатория была оснащена весами с глубокими чашами.
Предмет необходимо взвесить при нормальных условиях. Полученное значение можно будет обозначить как Х1, после этого чашу с грузом помещают в воду. При этом в соответствии с законом Архимеда груз потеряет часть своего веса. При этом коромысло весов будет перекашиваться. Для достижения равновесия на другую чашу необходимо добавить груз. Его величину можно обозначить как Х2. В результате этих манипуляций будет получен УВ, который будет выражен как соотношение Х1 и Х2. Кроме вещества в твердом состоянии удельных можно измерить и для жидкостей, газов. При этом замеры можно выполнять в разных условиях, например, при повышенной температуре окружающей среды или пониженной температуры. Для получения искомых данных применяют такие приборы как пикнометр или ареометр.
Единицы измерения удельного веса
В мире применяют несколько систем мер и весов, в частности, в системе СИ УВ измеряют в отношении Н (Ньютон) к метру кубическому. В других системах, например, СГС у удельного веса используется такая единица измерения д(дин) к сантиметру кубическому.
Металлы с наибольшим и наименьшим удельным весом
Кроме того, что понятие удельного веса, применяемое в математике и физике, существуют и довольно интересные факты, например, об удельных весах металлов из таблицы Менделеева. если говорить о цветных металлах, то к самым «тяжелым» можно отнести золото и платину.
Эти материалы превышают по удельному весу, такие металлы как серебро, свинец и многие другие. К «легким» материалам относят магний с весом ниже чем у ванадия. Нельзя забывать и радиоактивных материалах, к примеру, вес урана составляет 19,05 грамм на кубический см. То есть, 1 кубический метр весит 19 тонн.
Удельный вес других материалов
Наш мир сложно представить без множества материалов, используемых в производстве и быту. Например, без железа и его соединений (стальных сплавов). УВ этих материалов колеблется в диапазоне одной – двух единиц и это не самые высокие результаты. Алюминий, к примеру, обладает низкой плотностью и малым удельным весом. Эти показатели позволили его использовать в авиационной и космической отраслях.
Удельный вес металлов
Медь и ее сплавы, обладают удельным весом сопоставимый со свинцом. А вот ее соединения – латунь, бронза легче других материалов, за счет того, в них использованы вещества с меньшим удельным весом.
Как рассчитать удельный вес металлов
Как определить УВ — этот вопрос часто встает у специалистов занятых в тяжелой промышленности. Эта процедура необходима для того, что бы определить именно те материалы, которые будет отличаться друг от друга улучшенными характеристиками.
Одна из ключевых особенностей металлических сплавов заключается в том, какой металл является основой сплава. То есть железо, магний или латунь, имеющие один объем будут иметь разную массу.
Плотность материала, которая рассчитывается на основании заданной формулы имеет прямое отношение к рассматриваемому вопросу. Как уже отмечено, УВ – это соотношение веса тела к его объему, надо помнить, что эта величина может быть определена как силу тяжести и объема определенного вещества.
Для металлов УВ и плотность определяют в той же пропорции. Допустимо использовать еще одну формулу, которая позволяет рассчитать УВ. Она выглядит следующим так УВ (плотность) равна отношению веса и массы с учетом g, постоянной величины. Можно сказать, что УВ металла может, носит название веса единицы объема. Дабы определить УВ необходимо массу сухого материала поделить на его объем. По факту, эта формула может быть использована для получения веса металла.
Кстати, понятие удельного веса широко применяют при создании металлических калькуляторов, применяемых для расчета параметров металлического проката разного типа и назначения.
УВ металлов измеряют в условиях квалифицированных лабораторий. В практическом виде этот термин редко применяют. Значительно чаще, применяют понятие легкие и тяжелые металлы, к легким относят металлы с малым удельным весом, соответственно к тяжелым относят металлы с большим удельным весом.
удельная величина
Смотреть что такое «удельная величина» в других словарях:
удельная величина — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN specific value … Справочник технического переводчика
удельная величина образования металлоотходов — Масса металлических отходов, образующаяся при производстве или потреблении единицы массы металла. [ГОСТ 16482 70] Тематики металлы черные вторичные … Справочник технического переводчика
удельная величина выброса загрязняющих веществ — 3.15 удельная величина выброса загрязняющих веществ ; УВ2: Часть удельного выделения, поступающая непосредственно в атмосферу. 3.16 В настоящем стандарте применены следующие сокращения: ГВС газовоздушная смесь ГПА газоперекачивающий агрегат ИЗА… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
удельная величина выделений загрязняющих веществ — 3.14 удельная величина выделений загрязняющих веществ ; УВ1: Количество (масса) ЗВ, выделившегося от технологического оборудования в процессе эксплуатации, отнесенное к единице продукта (промежуточного или конечного), получаемого в результате… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Удельная величина образования металлоотходов — 9. Удельная величина образования металлоотходов Масса металлических отходов, образующаяся при производстве или потреблении единицы массы металла Источник: ГОСТ 16482 70: Металлы черные вторичные. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Величина (физика) — Физическая величина это количественная характеристика объекта или явления в физике, либо результат измерения. Размер физической величины количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе,… … Википедия
Удельная проводимость — (удельная электропроводность) мера способности вещества проводить электрический ток. (Точнее следует говорить об электропроводности среды, т.к. не имеется в виду обязательно химически чистое вещество; эта величина различна для разных веществ или… … Википедия
Удельная поверхность — усреднённая характеристика размеров внутренних полостей (каналов, пор) пористого тела или частиц раздробленной фазы дисперсной системы. Содержание 1 Выражение удельной поверхности 2 … Википедия
удельная электрическая проводимость — (для изотропного вещества) Скалярная величина, характеризующая электропроводность вещества и равная отношению величины плотности тока проводимости к величине напряженности электрического поля. удельная электрическая проводимость; скалярная… … Политехнический терминологический толковый словарь
удельная емкость химического источника тока — удельная емкость Величина, равная отношению емкости химического источника тока к его объему или массе. [ГОСТ 15596 82] EN volumetric capacity quotient of the capacity of a cell or battery by its volume NOTE – The volumetric capacity is… … Справочник технического переводчика
удельная термоэлектродвижущая сила проводника — удельная термо э.д.с. Величина, равная отношению термоэлектродвижущей силы проводников к разности температур двух контактов. [ГОСТ 22265 76] Тематики материалы проводниковые Синонимы удельная термо э.д.с … Справочник технического переводчика