The; състояния на mati; повторно
Състояния на материята
1 Топлина и температура
1.1 Топлина и JOULE опит
Топлината е количество енергия, което може да се прехвърли от едно тяло в друго. Това е само един от възможните начини, като например механична работа или електричество например, за прехвърляне на количество енергия от едно тяло в друго. В чест на английския физик ДЖОУЛ (1818-1889), който показа еквивалентността между топлина и механична работа, е, че в момента признатата единица за топлина, работа или енергия е Джоул (символ J).
Джоулът се определя като работа, съответстваща на сила от 1 нютон, чиято точка на приложение се движи на 1 метър в посоката и посоката на силата (1 J = 1 N. 1 m). Обърнете внимание обаче на неговата еквивалентност със стара все още използвана единица калории (символ кал):
1 кал = 4,18 J и следователно 1 kcal (понякога се записва като 1 кал) = 4,18 kJ
JOULE построи експерименталното устройство, илюстрирано по-долу, и намери топлинния еквивалент (= топлина) на механична работа (= изместване на маса).
Експеримент на JOULE за определяне на термичната еквивалентност на механична работа (рисунка Е. Walravens).
Маса от 1 кг попада под въздействието на земната гравитация и задвижва кабел, който превръща ротор, интегриран с лопатки, въртящи се в калориметър (= идеално топлоизолиран резервоар), пълен с вода. Под въздействието на движението на остриетата температурата на водното тяло се увеличава (сблъсък на молекули). Това съответства на вложената топлина в J/kg вода.
Джоул отбеляза, че маса m от 1 kg трябва да падне от височина h от 426,8 m, за да се получи количество топлина от 4187 джаула, което е количеството топлина, необходимо за увеличаване с 1 ° C на масата от 1 kg d 'вода . Тази маса m упражнява сила f поради ускорението на гравитацията a.
Енергия = сила x разстояние (w = f. D)
и сила = маса х ускорение (f = m. a)
И така, енергията = маса х ускорение х разстояние (w = m. A. D)
w = m. ж. h = 1 kg. 9,81 m/s 2 x 426,8 m = 4187 kg.m 2/s 2 = 4187 J
По този начин знаем, че топлината, необходима за повишаване на температурата на маса от 1 kg течна вода с 1 ° C, се равнява на работа от 4187 J.
Температурата е една от проявите на раздвижване на атомите или молекулите, които изграждат материята. Когато духаме върху супа, която е прекалено гореща, за да се охлади, ние не мислим за генерирания молекулярен процес: молекулите се анимират от непрекъснато и разстроено движение, случва се някои от тях, по-разтреперани от другите, да придобият по-високи енергия. Ако бъдат открити близо до повърхността на течността, те могат да избегнат привличането на други молекули в течността. Тогава е достатъчно да издухате, за да ги премахнете окончателно от течността, в която остават само по-малко енергийни молекули.
Следователно температурата е свързана с енергията на молекулите, но по непряк начин. Когато хвърлим снежна топка и по този начин комуникираме енергия под формата на произведение, енергията на всяка от нейните молекули се увеличава със същото количество, без обаче температурата на топката да варира. Когато се нагрява, от друга страна, ние произволно и избирателно увеличаваме енергията на определени молекули.
Следователно температурата е свързана с пропорцията между много енергични молекули и молекули с по-малко енергия.
1.3 Различните температурни скали
В различните страни се появиха различни температурни скали. Дори и днес се използват три различни скали.
1.3.1 Скала на FAHRENHEIT
НЮТОН (1642-1727) предполага през 1701 г., че температурата на човешкото тяло и точката на замръзване на водата служат като еталон за калибриране на термометър. През 1702 г. датският астроном, физик и производител на измервателни уреди ROEMER (1644-1710) построява термометър, базиран на разширяването на алкохола в зависимост от температурата: тънка стъклена тръба с постоянен диаметър се пълни с алкохол и след това се запечатва. ROEMER не публикува използвания от него метод (или тези бележки са унищожени при пожара в Копенхаген от 1728 г.), но през 1708 г. полският физик FAHRENHEIT (1686-1736) го наблюдава как работи и записва неговите наблюдения.
Нулата на алкохолния термометър ROEMER би била определена от точката на замръзване на саламура с вода, лед и амониев хлорид. Точката на кипене на водата беше зададена на 60 градуса (ROEMER беше астроном!). След това ROEMER забелязва, че точката на замръзване на чистата вода съответства на една осма от нейната термометрична скала (т.е. 7,5 градуса). Следователно той използва тази стойност като втора фиксирана точка, избягвайки тази на кипене на вода, за калибриране на други термометри, предназначени за метеорологична употреба, по-къси, защото не се налага да измерват високи температури.