A; reggeli állapotok; újra
Anyagállapotok
1 Hő és hőmérséklet
1.1 Hő és JOULE élmény
A hő olyan energiamennyiség, amely egyik testből a másikba átvihető. Ez csak az egyik lehetséges módszer, mint például a mechanikai munka vagy az elektromosság, hogy egy energiamennyiséget egyik testből a másikba továbbítson. JOULE (1818-1889) angol fizikus tiszteletére, aki megmutatta a hő és a mechanikai munka egyenértékűségét, hogy a hő, munka vagy energia jelenleg elismert egysége a Joule (J szimbólum).
A Joule olyan munka, amely 1 Newton erőnek felel meg, amelynek alkalmazási pontja 1 métert mozog az erő irányában és irányában (1 J = 1 N. 1 m). Megjegyezzük azonban, hogy ekvivalenciája van egy régi, még mindig használt egységgel, a kalóriával (cal szimbólum):
1 cal = 4,18 J, ezért 1 kcal (néha 1 Cal néven írva) = 4,18 kJ
JOULE megalkotta az alább bemutatott kísérleti eszközt, és megtalálta a mechanikai munka hőértékét (= hő) (= tömeg elmozdulása).
JOULE kísérlete egy mechanikai munka hőegyenértékének meghatározására (E. Walravens rajz).
1 kg tömeg esik a föld gravitációjának hatására, és meghajt egy kábelt, amely egy rotort forgat, amely a vízzel töltött kaloriméterben (= tökéletesen hőszigetelt tartályban) forgó pengékkel van ellátva. A pengék mozgásának hatása alatt a víztest hőmérséklete megnő (molekulák ütközése). Ez megfelel egy hőmennyiségnek J/kg vízben.
JOULE megállapította, hogy 1 kg tömegű m tömegnek 426,8 m h magasságból le kell esnie ahhoz, hogy 4187 joule hőmennyiséget nyerjen, ami annyi hőmennyiség, amely szükséges az 1 kg d 'víz tömegének 1 ° C-os növeléséhez. . Ez az m tömeg f erőt fejt ki az a gravitáció gyorsulása miatt.
Energia = erő x távolság (w = f. D)
és erő = tömeg x gyorsulás (f = m. a)
Tehát energia = tömeg x gyorsulás x távolság (w = m. A. D)
w = m. g. h = 1 kg. 9,81 m/s 2 x 426,8 m = 4187 kg. M 2/s 2 = 4187 J
Így tudjuk, hogy az 1 kg folyékony víz tömegének 1 ° C-os hőmérsékletének növeléséhez szükséges hő 4187 J munkának felel meg.
A hőmérséklet az anyagot alkotó atomok vagy molekulák keverésének egyik megnyilvánulása. Amikor túl forró levest fújunk ahhoz, hogy lehűljön, nem gondolunk a létrehozott molekuláris folyamatra: a molekulákat egy szüntelen és rendezetlen mozgás élteti, előfordul, hogy némelyikük jobban lökdösődik, mint a többi, magasabbra jut energia. Ha a folyadék felszíne közelében találhatók, elkerülhetik a folyadékban lévő más molekulák vonzerejét. Ezután elegendő fújni, hogy véglegesen eltávolítsuk őket a folyadékból, amelyben csak kevesebb energikus molekula marad.
A hőmérséklet tehát a molekulák energiájához kapcsolódik, de közvetett módon. Ha dobunk egy hógolyót, és ezáltal energiát közvetítünk mű formájában, akkor az egyes molekulák energiája ugyanannyival nő, anélkül, hogy a labda hőmérséklete változó lenne. Amikor felmelegíti, véletlenszerűen és szelektíven növeli bizonyos molekulák energiáját.
A hőmérséklet ezért a nagyon energikus és a kevesebb energiájú molekulák közötti arányhoz kapcsolódik.
1.3 A különböző hőmérsékleti skálák
Különböző hőmérsékleti skálák jelentek meg a különböző országokban. Ma is három különböző skálát használnak.
1.3.1 FAHRENHEIT skála
NEWTON (1642-1727) 1701-ben azt javasolta, hogy az emberi test hőmérséklete és a víz fagyáspontja szolgáljon viszonyítási alapként a hőmérő kalibrálásához. 1702-ben a dán csillagász, fizikus és mérőeszközök gyártója, ROEMER (1644-1710) hőmérőt készített az alkohol tágulása alapján a hőmérséklet függvényében: egy állandó átmérőjű vékony üvegcsövet alkohollal töltöttek meg, majd lezártak. ROEMER nem tette közzé az általa alkalmazott módszert (különben ezeket a jegyzeteket megsemmisítették az 1728-as koppenhágai tűzvészben), de 1708-ban FAHRENHEIT (1686-1736) lengyel fizikus figyelte, ahogy dolgozik, és rögzítette megfigyeléseit.
A ROEMER alkoholhőmérő nulláját a víz, a jég és az ammónium-klorid sóoldatának fagyáspontja határozta volna meg. A víz forráspontját 60 fokon állítottuk be (ROEMER csillagász volt!). Ezután ROEMER megfigyelte, hogy a tiszta víz fagyáspontja megfelel a hőmérő skálájának nyolcadának (azaz 7,5 fok). Ezért ezt az értéket második rögzített pontként használta, elkerülve a víz forrását, más meteorológiai célú hőmérők kalibrálásához, kevésbé hosszú ideig, mert nem kellett magas hőmérsékleteket mérnie.