Тепло - це енергія, яка передається від одного тіла до іншого через різницю температур.

підтримка

Ми знаємо, що енергія переходить від потенційної до кінетичної чи навпаки; Однак у більшості проблем повсякденного життя частина енергії (іноді вся) розсіюється, тобто вона перетворюється у форми енергії, які неможливо використати.

У випадку рухомого автомобіля його енергія була б кінетика. Відповідно до маси автомобіля та швидкості, яку він досягне, початкова кінетична енергія, $ E_c $, буде дуже великою, але при повному гальмуванні та зупинці його кінцева швидкість буде нульовою, отже кінцева кінетична енергія також буде дорівнювати нулю $ E_c = 0 $.

Щоб визначити, що сталося з усією кінетичною енергією на початку, давайте розглянемо, що нам потрібно застосувати гальмо, щоб зупинитися. Таким чином, дуже мала частина енергії перетворюється на шум, але більша частина перетворюється на тепло або теплову енергію і нагріває гальмівні колодки або диски.

Першим, хто провів тест для вимірювання взаємозв'язку між механічною енергією та теплом, був англійський фізик Джеймс Прескотт Джоуль, який поклав певну кількість води в теплоізольований контейнер, всередину води він помістив кілька невеликих лопаток і обмотав мотузкою навколо них на який повішений предмет з відомою вагою. Коли предмет падав, весла оберталися і перемішували воду всередині контейнера.

Висячий предмет спочатку знаходився на певній висоті, тому він зберігав потенційну енергію, яку можна було розрахувати. Впавши, вся потенційна енергія перетворювалася на теплову енергію, яка нагрівала воду. Для його роботи було встановлено нову одиницю виміру, яка на його честь прийняла ім'я Джоуль і яка в даний час служить не тільки для вимірювання енергії, але також роботи та тепла.

Джеймс Джоуль виміряв теплову енергію, яку вода набирала при русі лопатей, і встановив, що:

(1 калорія = 4,18 Джоуля)

Ця величина відома як механічний еквівалент тепла і відповідає калорії.

Клацніть, щоб побачити більше

Говорячи про людський організм, ми знаємо, що калорії - це одиниці енергії. Оскільки енергія зберігається, організм повинен її десь отримати, щоб виконувати будь-яку діяльність. Ваше тіло постійно споживає і витрачає енергію. Таким чином, термін калорія дуже важливий на етикетках харчових продуктів.

У їжі зберігається хімічна енергія, яка походить від зв’язків між атомами та молекулами. Ця енергія отримується з вуглеводів, жирів та білків, які передаються у ваше тіло шляхом травлення; він витрачається, коли тіло виконує різні життєво важливі функції, такі як дихання, змушує серце битися і підтримує його при певній температурі, і коли ви виконуєте будь-яку діяльність, наприклад, біг, гру, навчання тощо.

Дуже важливо, щоб ваше тіло отримувало стільки калорій, скільки використовувало, щоб не було декомпенсації. Енергія, яку 18-річна дівчина використовує в середньому за день, повинна становити близько 2200 ккал (1 кілокалорія = 1000 калорій), тому вона повинна намагатися споживати цю кількість.

Тепло - це енергія, яка передається від одного тіла до іншого через різницю температур. Для його вимірювання для вимірювання зміни температури потрібно друге тіло, це може бути вода, стрілка, термометр, спирт, мідь тощо, але воно повинно мати певну здатність поглинати тепло. Називається властивість поглинати тепло на одиницю маси питома теплова потужність або питоме тепло.

Кількість тепла, яке перетікає від одного тіла до іншого, є кількісною і прямо пропорційною масі другого тіла. Це можна виразити в наступному математичному рівнянні:

$$ \ Delta Q = mC_e \ Delta T $$

У цьому рівнянні буква $ Delta $ означає збільшити, $ Q $ - це гарячий вимірюється в калоріях, $ C_e $, становить питоме тепло дорівнює одній калорії на одиницю температури та на одиницю маси, становить $ m $ маса в грамах і $ \ Delta T $ - це підвищення температури в градусах Цельсія.

Щоб побачити, який тип графіку він має, ви даєте значення масі і обчислюєте значення теплоти. У цьому випадку вважайте, що підвищення температури є постійним на 1 градус Цельсія, а величина $ C_e \ Delta T $ є постійною зі значенням 1,5 калорій на грам на градус Цельсія.

Тлумачення полягає в тому, що коли одна змінна збільшується, інша також збільшується в тій же пропорції. І навпаки, трапляється те саме: якщо одне зменшується, інше також зменшується в тій же пропорції. Коли це трапляється, ви отримуєте пряму лінію з додатним нахилом, коли обидві змінні збільшуються (як на малюнку), або з від’ємним нахилом, якщо обидва вони зменшуються. Так представлена ​​пряма пропорція.

Звідси випливає, що для вимірювання кількості тепла потрібно враховувати наступні три елементи:

  • Питома теплоємність $ C_e $
  • Маса тіла $ m $
  • Зміна температури $ \ Delta T = T_f - T_i $, де $ T_f $ - кінцева температура, а $ T_i $ - початкова температура.

Нарешті, враховуйте, що питома теплоємність є внутрішньою властивістю речовини, і що чим вище $ C_e $, тим більше теплоти потрібно для досягнення підвищення температури. Наприклад, серед деяких поширених речовин вода має C $ e $ 1, бетон 0,22, а свинець -031. Пам’ятайте, що одиницями питомої теплоти є калорії на одиницю температури на одиницю маси.

Наступне відео пояснює форми теплообміну, які є провідністю, конвекцією та випромінюванням

водіння - це розповсюдження тепла між двома тілами при різних температурах внаслідок термічного збудження молекул без їх руху.

конвекція - це тепловіддача при реальному русі молекул речовини.

радіація до передачі тепла між двома тілами без будь-якого контакту або зв'язку між ними іншим твердим провідником.

Самооцінка

Важливо, щоб ви бачили приклади, що ілюструють кількісну оцінку тепла. Ви можете робити їх вдома.

1. Поставте півлітра води в глечик так, щоб при вимірюванні початкової температури у вас було 20 ° C. Покладіть руку на три хвилини, щоб вода досягла температури 21 ° C. Оскільки спостерігається підвищення температури, обчисліть тепло, яке рука вносить у півлітра води.

2. Скільки Джоулі енергії, необхідної для підняття температури кільця в 100 г золота з 20 ° C до 100 ° C?

3. Якщо на 1 л води (що еквівалентно 1000 г) при температурі 20 ° C ви подаєте 10000 вапно, Якою буде зміна температури, яку вона зазнає? Якої кінцевої температури вона досягне?

Завантажте файл із відповідями: тут клас

Зроблено в Мексиці. B @ UNAM координації Відкритого університету, освітніх інновацій та дистанційної освіти UNAM/UNAM.

Цей твір ліцензовано за міжнародною ліцензією Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDeriv 4.0.