283 Shares 4338 views

Ilość ciepła nie jest tak prosta

Jeśli zostawisz zimną łyżeczkę w szklance z wrzącą wodą, po chwili jego temperatura będzie równa temperaturze wody. Woda nieco ochładza, a łyżka, przeciwnie, nagrzewa się. Temperatura na nich staje się identyczna i osiąga równowagę, część ciepła przechodzi z bardziej gorącego na zimno.

Z punktu widzenia nowoczesnej teorii molekularno-kinetycznej, przenoszenie energii do obiektu o niskiej temperaturze wystąpiło z obiektu o wysokiej temperaturze. I takie przejście następuje, aż temperatura obu organów zostanie wyrównana, tzn. Będą w stanie równowagi cieplnej. W rzeczywistości pojęcie ilości ciepła, która jest miarą przenoszenia energii, zostało zachowane, ponieważ fizycy używali pojęcia ciepła.

Nie oznacza to jednak, że dzisiaj nie można ich kierować. Koncepcja ta dokładnie opisuje procesy zachodzące podczas wymiany ciepła. Zwykle określa się ilość ciepła przez literę Q i mierzy ją w dżuli. Albo wykorzystują przestarzałe jednostki pomiaru – kalorie i (większe) kilokaloria. Teraz być może musimy trochę dotknąć tego, co stanie się z tą substancją, kiedy dostaniecie energię z zewnątrz.

Podczas wymiany ciepła otrzymana energia (ciepła) może być przeznaczona na podgrzanie substancji lub przedmiotu (łyżeczka w szklance), zmianę stanu agregatów – topienie (olej na patelni) lub odparowanie (czajnik na piecu). Oczywiste jest, że są to różne procesy, a każde z opisanych zjawisk będzie wymagało własnej ilości energii. Naukowcy ostatecznie ustalili, w jaki sposób można obliczyć ilość ciepła potrzebną w poszczególnych przypadkach.

To prawda, tu też wszystko nie było tak proste. W przypadku, gdy łączny stan substancji nie ulegnie zmianie, uzyskana energia jest proporcjonalna do masy ciała i różnicy temperatur między oddziałującymi ciałami. Powinno to być jasne z następującego przykładu. Jeśli umieścisz lekką łyżeczkę w szklance ze wrzącą wodą, łyżka szybko się nagrzeje, a jeśli zlewka z wrzącą wodą zostanie umieszczona na masywnej metalowej płycie, wówczas zmiana temperatury płyty może być ustalona tylko za pomocą specjalnych urządzeń.

Opisana zależność nie uwzględnia innego czynnika – właściwości samej substancji. Aby opisać właściwości materiału, stosuje się specjalny parametr – tak zwane ciepło właściwe. Wartość ta charakteryzuje ilość ciepła, która musi zostać przeniesiona do substancji w celu zmiany jej temperatury o 1 ° C. Każdy materiał ma taką wartość, która charakteryzuje zdolność do wydzielania ciepła.

Jeśli w procesie wymiany ciepła następuje zmiana stanu ciała, tzn. Rozpływa się lub zmienia się w parę, w takim przypadku mówią niewiele o innych rzeczach. W celu stopienia substancji, dostarczana jest do niego para ciepła, nazywana ciepłem fuzji, a do tworzenia pary wodnej podany jest ciepło odparowania.

Zamiast konkretnego ciepła obliczenie wykorzystuje specyficzne ciepło tworzenia się fuzji lub tworzenia się pary. Ze względu na te współczynniki można znaleźć ilość ciepła potrzebną do stopienia lub odparowania pożądanej ilości substancji. W tym celu konieczne jest tylko pomnożenie wartości określonego ciepła fuzji lub odparowania przez masę substancji. W rezultacie otrzymuje się pożądaną ilość ciepła w celu uzyskania pożądanego wyniku (topienie lub odparowanie). Czynniki te można łatwo znaleźć w książkach.

W ten sposób można opisać, na czym polega pojęcie ilości ciepła, jakie jest powiązane, jakie jest wydatki, oraz jak można określić i obliczyć ciepło (pochłonięte) ciepło podczas różnych procesów fizycznych.