Explore an adult male reference body in 3D. Reveal 14 anatomical systems, search thousands of named structures, isolate organs, and pull 2,209 modeled pieces apart to see how the body is organized.
—
آزمایشگاه گرماسنجی و آنتالپی
دربارهٔ این شبیه‌سازی
آزمایشگاه گرماسنجی و آنتالپی یک شبیه‌سازی شیمی حرارتی سه‌بعدی تعاملی است که در آن دانش‌آموزان آزمایش‌های گرماسنجی فنجان قهوه را انجام می‌دهند. یک گرماسنج عایقبندیشده برش‌خورده مقدار مشخصی آب را در دمای ۲۰.۰ درجه سانتی‌گراد مجهز به یک میله همزن موتوری و پروب دماسنج دیجیتال نگه می‌دارد. بالای آن یک نمونه فلزی استوانه‌ای گرم‌شده (آلومینیوم، آهن، مس یا طلا) معلق است که جرم و دمای اولیه آن توسط لغزنده‌ها کنترل میشود. هنگامی که نمونه در حمام آب غوطه‌ور میشود، بسته‌های انرژی حرارتی درخشان از فلز به داخل آب تابش میکنند در حالی که یک نمودار دما در برابر زمان سه‌بعدی بی‌درنگ هر دو منحنی خنک‌کننده و گرم‌کننده را که بر روی دمای تعادل دقیق Tf همگرا می‌شوند، رسم میکند.
دانش‌آموزان چه چیزهایی را می‌توانند کاوش کنند
- جرم نمونه را روی 85 g و دمای اولیه نمونه را روی 125 °C نگه دارید، سپس ماده نمونه را بین آلومینیوم، آهن، مس و طلا جابجا کنید تا مقایسه کنید هر کدام چقدر دمای آب را بالا می‌برند.
- مشاهده کنید چرا آلومینیوم (c = 0.897 J/g·°C) بیش از شش برابر افزایش دمای آب معادل جرم مساوی طلا (c = 0.129 J/g·°C) ایجاد میکند.
- استوانه فلزی گرم‌شده را به سمت بالا از آب گرماسنج بیرون بکشید تا دوباره گرم شود، سپس آن را دوباره به داخل فنجان بیندازید تا یک دور خنک‌کننده جدید شروع شود.
- جرم آب را از 100 g به 200 g دو برابر کنید و تأیید کنید که چگونه مخزن حرارتی بزرگ‌تر تغییر دمای ΔT را کاهش میدهد.
- از اطلاعات زنده برای جرم آب، ΔT و گرمای انتقال‌یافته q استفاده کنید تا معادله گرماسنجی q = m · c · ΔT را تأیید کنید.
اهداف یادگیری
- 1بقای انرژی (-q_sample = +q_water) را برای محاسبه انتقال حرارت و دمای تعادل نهایی در یک گرماسنج اعمال کنید.
- 2از معادله گرمای ویژه q = m · c · ΔT برای تعیین ظرفیت گرمایی ویژه ناشناخته یک نمونه فلزی استفاده کنید.
- 3توضیح دهید چرا یک ماده با ظرفیت گرمایی ویژه بالاتر تغییر دمای کوچک‌تری برای مقدار مشخصی از گرمای انتقال‌یافته تجربه میکند.
- 4یک نمودار دوگانه خنک‌کننده و گرم‌کننده دما-زمان را در حالی که دو جسم به تعادل حرارتی نزدیک می‌شوند، تفسیر کنید.
پرسش‌هایی که معلم‌ها می‌پرسند
ظرفیت گرمایی ویژه چیست؟
ظرفیت گرمایی ویژه (c) مقدار انرژی حرارتی بر حسب ژول است که برای افزایش دمای ۱ گرم از یک ماده به میزان ۱ درجه سانتی‌گراد (یا ۱ کلوین) مورد نیاز است. آب مایع به دلیل پیوند هیدروکسیدی گسترده، ظرفیت گرمایی ویژه به‌طور غیرعادی بالایی معادل 4.184 J/(g·°C) دارد.
دمای تعادل نهایی در گرماسنجی چگونه محاسبه میشود؟
با فرض اینکه هیچ گرمایی به محیط اطراف از دست نمیرود، گرمای از دست رفته توسط فلز داغ برابر با گرمای به دست آمده توسط آب خنکتر است: m_metal · c_metal · (T_initial_metal - Tf) = m_water · c_water · (Tf - T_initial_water). حل برای Tf میانگین وزنی دماهای اولیه را که با ظرفیت گرمایی هر جسم (m · c) وزندهی شدهاند، میدهد.
چرا آلومینیوم آب گرماسنج را خیلی بیشتر از طلای با همان جرم گرم میکند؟
اتمهای آلومینیوم بسیار سبکتر (27 g/mol) از اتمهای طلا (197 g/mol) هستند، بنابراین ۸۰ گرم آلومینیوم حاوی بیش از هفت برابر اتمهایی است که انرژی حرارتی ارتعاشی را ذخیره میکنند نسبت به ۸۰ گرم طلا. در نتیجه، آلومینیوم ظرفیت گرمایی ویژه به ازای هر گرم بسیار بالاتری (0.897 در برابر 0.129 J/g·°C) دارد.
چرا یک گرماسنج دارای دیواره دوجداره عایقبندیشده و همزن است؟
دیواره عایقبندیشده از تبادل حرارت با اتاق بیرون جلوگیری میکند تا تمام انرژی حرارتی در داخل سیستم باقی بماند، در حالی که همزن موتوری آب را به گردش درمیآورد تا دماسنج دمای یکنواخت حمام را اندازهگیری کند.
این شبیه‌سازی را جاسازی کنید
آن را در LMS، وبلاگ یا وب‌سایت کلاس خود قرار دهید — رایگان.
<iframe src="https://kiwibee.io/fa/simulations/calorimetry-specific-heat-lab-3d-simulation/embed" title="آزمایشگاه گرماسنجی و آنتالپی | KiwiBee" loading="lazy" allowfullscreen style="width:100%;height:min(70vh,620px);min-height:420px;border:0;border-radius:16px"></iframe>کاوش را ادامه دهید
مدل‌های تعاملی علمی بیشتر
Explore the head and neck in 3D: 643 source meshes across 14 layers, 47 facial and masticatory muscles, and 77 drawn nerves, vessels and glands the source scan omits. Open any tooth onto its own pulp canal, and follow the seven stages of tooth development.
—
Free interactive photosynthesis simulation. Explore photosynthesis hands-on online — great for whole-class or independent practice.
—
Free interactive states of matter simulation. Explore states of matter hands-on online — great for whole-class or independent practice.
—
Free interactive shadows simulation. Explore shadows hands-on online — great for whole-class or independent practice.
—
علم تعاملی را به کلاس خود بیاورید
فضای کاری رایگان معلمان KiwiBee برنامه‌ریزی درس، کاربرگ‌ها، ابزارهای کلاسی و دفتر نمره را یک‌جا گرد هم می‌آورد.
رایگان شروع کنید و اولین کلاس خود را بسازید
خانه
همهٔ راهکارها
قیمتگذاری
درباره ما
KiwiBee برای سازمانهای غیرانتفاعی
رویدادها و وبینارها
برای سازمانهای بزرگ
برای مدرسهها
برای مراکز
برای سرپرستان تیم
برای معلمان
هوش مصنوعی و منابع
منابع
کاربرگهای قابل چاپ
بسته‌های درس
شبیهسازیهای تعاملی
ابزارهای معلم
استودیوی هوش مصنوعی
ایدهها و پژوهش