Топлинна енергия, температура и промяна на състоянието
15 декември 2017 г., 6 минути време за четене
Обмен на топлинна енергия
Определение за топлина
Топлината се описва като нещо, което е горещо, определението на Larousse освен това дава: качество на горещото, температура, усещане, което дава горещо тяло.
Във физиката това е начин за прехвърляне на енергия от едно тяло в друго (и не съответстващо на работа). Термодинамиката е науката, която изучава всички явления, свързани с топлината.
Термална енергия
За да бъдем по-точни, физиците не говорят за топлина, а за топлинна енергия.
Топлинната енергия, обменяна от тялото, се отбелязва с буквата Q и се изразява в джаул или килоджаул. Когато тялото получава топлинна енергия, то се оценява положително, докато ако получи, то се оценява отрицателно.
Освен това, като се има предвид, че енергията е запазена, ако тяло n ° 1 получи енергия Q1 от тяло n ° 2, което обменя енергия Q2, тогава Q1 = -Q2: енергиите, обменени от двете тела, имат еднаква абсолютна стойност, но противоположна знаци.
Изменение на температурата по време на енергиен обмен
Единици за температура
Могат да се използват няколко температурни скали. Сред най-известните отбелязваме:
- Келвинска степен: международното единство се използва в термодинамиката. Името му идва от физика лорд Келвин. Нулата на градуса на Келвин се определя като точката, в която няма термично разклащане.
- Градус по Целзии: името му идва от шведския физик Андерс Целзий и неговата единица се изразява в ° C. В градуси по Целзий водата се превръща в лед при 0 ° C. Това е единицата, която се използва във Франция за назоваване на температурите.
- Степента по Фаренхайт: е мерна единица, използвана главно в САЩ. Името му идва от немския физик Даниел Габриел Фаренхайт.
Как да се промени от температура в Целзий до температура по Фаренхайт или Келвин ?
За да преминем от градуса по Целзий до градуса по Фаренхайт, трябва да умножим по 1,8 температурата и да добавим 32. За да преминем от градуса по Целзий до градуса по Келвин, трябва да добавим към градуса по Целзий 273,15.
Разлики между градус Целзий и градус Келвин
Забележка: има и други по-малко известни температурни скали като градуси по Целзий или градуси по Ранкин.
Изменение на температурата
Изменението на температурата на тяло с маса m, което обменя топлинна енергия, може да бъде изразено със следната връзка:
- Q е обменната топлинна енергия, изразена в джаул (J)
- m е масата на тялото, изразена в килограми (kg)
- См е количество, наречено специфичен топлинен капацитет в зависимост от естеството на тялото. Cm се изразява в джаули на градус Целзий на килограм (J.C -1 .kg -1)
- Tf съответства на крайната температура след енергийния обмен, изразен в градуси по Целзий (° C)
- Ti съответства на началната температура преди енергийния обмен, изразен в градуси по Целзий (° C)
Бележки:
-
Ако тялото получава топлинна енергия, тогава Q> 0, включително Tf - Ti> 0, което означава, че температурата се увеличава, докато ако тялото загуби топлинна енергия Q -1/K -1 .
Това е способността на материала да натрупва енергия в термична форма, в зависимост от масата му за дадена температура.
Таблицата по-долу групира някои специфични топлинни мощности:
| Алуминий | 881 |
| Стомана | 470 |
| Течна вода | 4185 |
| Желязо | 444 |
| Асфалт | 1021 |
| Пясък | 835 |
| Стъклена чаша | 720 |
Промяна на състоянието по време на енергиен обмен
Напомняне за промени в състоянието
Понякога трансферът на топлинна енергия променя състоянието на тялото.
Тялото може да бъде в 3 различни състояния: течно състояние, твърдо състояние и газово състояние. Всяка промяна на състоянието има конкретно име: