Що таке тепло?
Коли два або більше тіл різної температури контактують між собою, тепло передається від тіла з більш високою температурою до тіла з нижчою температурою .
Тепло існує лише за умови різниці температур, і воно триватиме до тих пір, поки температури не зрівняються, тобто поки вони не досягнуть теплової рівноваги .
Види тепла
Коли об’єкт поглинає тепло, може статися дві речі: або температура підвищується (відчутне тепло), або змінюється фізичний стан (приховане тепло)
Помітне тепло - це тепло, яке призводить до того, що температура предмета змінюється без зміни його агрегатного стану. Прикладом може бути нагрівання води від \ (20 ^ \ mathrm \) до \ (79 ^ \ mathrm \).
Приховане тепло - це тепло, яке призводить до зміни фізичного стану об’єкта, але без зміни температури. Прикладом може служити тепло, необхідне для розплавлення кубика льоду. Від початку до кінця цього процесу вода матиме значення \ (0 ^ \ mathrm \), оскільки це її температура плавлення.
Одиницею кількості теплоти \ (S. I \) є джоулі \ ((J) \), але існує ще одна дуже поширена одиниця виміру тепла, яка є калорією \ ((c a l) \):
Але як ми можемо розрахувати ці тепловіддачі? Це те, що ми збираємось відкрити зараз!
Як розрахувати розумне тепло?
Розумне тепло, яке передається або поглинається тілом, визначається:
\ (Q = m \ cdot c \ cdot \ Delta T \)
\ (Q \) - кількість переданого або отриманого тепла в джоулях або калоріях;
\ (m \) - маса тіла;
\ (c \) - питома теплоємність тіла (властивість матеріалу). Зазвичай його одиницею є \ (c a l/g. K \) або \ (J/K g. K \) .
\ (\ Delta T = T_-T_\) - різниця між кінцевою та початковою температурами.
Примітка: Одиницею температури СІ є кельвін, але в нашому рівнянні виражається зміна температури. Що відбувається, так це те, що зміна температури за Цельсієм дорівнює зміні температури в Кельвіні! Отже, якщо вправа дає вам початкову і кінцеву температури за Цельсієм, вам не потрібно перетворюватись на Кельвіна, якщо ви збираєтеся робити варіацію! Уфф! На одну роботу менше!
За знаком \ (\ Delta T \) ми можемо знати, передається чи поглинається це тепло.
Якщо \ (\ Delta T> 0 \), то \ (Q \) додатний, і тіло отримує тепло, оскільки його температура зростає.
Якщо \ (\ Delta T, то \ (Q \) від'ємне, і тіло втрачає тепло, оскільки його температура знижується.
Приховане тепло
Прихована теплота дається за формулою:
\ (Q \) - кількість переданого або отриманого тепла;
\ (m \) - маса тіла;
\ (L \) - прихована теплота зміни фізичного стану.
Це не має великої таємниці, це просто це.
Але звідки мені дізнатися, чи дається чи отримується тепло?
Пам’ятайте, наприклад, що лід потребує тепла, щоб перетворитися на рідку воду, а вода, в свою чергу, також потребує тепла, щоб перетворитися на пару.
Навпаки, пара повинна віддавати тепло, щоб стати водою, а вода також повинна відмовлятися від тепла, щоб стати льодом.
Теплова потужність
Теплова потужність визначається як добуток між масою матеріалу та питомою теплоємністю цього матеріалу.
\ (Q = C \ cdot \ Delta T \)
Існує ймовірність того, що проблема працює з терміном молярна питома теплоємність, тобто специфічна теплоємність, яку ми вже знаємо як одиницю молярної маси. Тож формула, яку ми будемо використовувати, буде
\ (Q = n. \ Bar. \ Delta T \)
Де \ (n \) - кількість молей, а \ (\ bar \) - молярна питома теплоємність.
Примітка: моль - це одиниця, яка представляє \ (6,02,10 ^ \) і може бути обчислена наступним чином:
Де \ (m \) - маса речовини, а \ (M \) - молярна маса зазначеної речовини.
Теплообмін із системами
Деякі вправи можуть придумати і розповісти про те, як тіло обмінюється теплом із системою або з оточенням.
Що? Система? Навколишнє середовище?
Система: це те, що ми хочемо проаналізувати. Наприклад: склянку крижаної води.
Навколишнє середовище: це те, що діє в системі та модифікує її. Приклад: ту саму склянку з водою та льодом ставлять над полум'ям. Полум'я діє на систему і модифікує її.
Тепловий резервуар: велике тіло, яке не зазнає відповідних температурних змін, але функціонує як донор або приймач тепла. Приклад: озеро. Якщо в озеро наливають окріп, озеро в цілому не змінює середню температуру, а отримує тепло від окропу, викликаючи його зниження температури.
Термометри
Механізм роботи термометрів повністю заснований на тепловій рівновазі, термометр вводиться в контакт з предметом, і, входячи в теплову рівновагу з об'єктом, ми можемо гарантувати, що обидва мають однакову температуру.
Нульовий закон термодинаміки
Закон про нуль зазначає наступне:
Припустимо, що два тіла \ (A \) і \ (B \) знаходяться в тепловій рівновазі (ідеально, тоді вони мають однакову температуру).
І припустимо також, що тіла \ (A \) і \ (C \) знаходяться в тепловій рівновазі (ну, однакові).
Отже, Закон нуля говорить, що тіла \ (B \) і \ (C \) обов'язково також перебувають у тепловій рівновазі.
Енергозбереження
Ми знаємо, що тепло є формою енергії, і що енергію можна зберегти.
Отже, в ізольованій системі все, що одне тіло втрачає, інше отримує, так що сума теплоти, що передається і поглинається, дорівнює нулю:
На практиці додайте все і дорівнюйте нулю.
У цьому випадку, при \ (\ Delta T \) відчутного тепла, ми повинні враховувати сигнал. \ (Q для тих, хто охолоджується та \ (Q> 0 \) для тих, хто нагрівається.
У неізольованих системах, тобто коли відбувається збільшення або втрата тепла в системі, рівняння виглядає так:
Де \ (\ Sigma Q = Q_ /> \) - тепло, що подається в систему або відводиться від неї.
Тисяча і одна річ, якій слід навчитися. Ми робимо вправи?