Hőenergia, hőmérséklet és állapotváltozás
2017. december 15. ∙ 6 perc olvasási idő
Hőenergia-cserék
A hő meghatározása
A hőt forrónak írják le, a Larousse definíciója ráadásul megadja: a forróság minősége, a hőmérséklet, az érzés, amely forró testet ad.
A fizikában ez az energia egyik testből a másikba történő átvitelének egyik módja (és nem felel meg egy munkának). A termodinamika az a tudomány, amely a hővel kapcsolatos összes jelenséget tanulmányozza.
hőenergia
Pontosabban: a fizikusok nem hőről, hanem hőenergiáról beszélnek.
A test által kicserélt hőenergiát Q betűvel jegyzik fel és Joule vagy kilojoule értékben fejezik ki. Amikor a test hőenergiát kap, akkor pozitívnak minősül, ha pedig igen, akkor negatívnak.
Sőt, tekintettel arra, hogy az energia konzervált, ha egy 1-es test Q1 energiát kap egy 2-es testtől, amely Q2 energiát cserél, akkor Q1 = -Q2: a két test által kicserélt energiáknak ugyanaz az abszolút értéke, de ellentétes jelek.
Hőmérséklet-változás az energiacsere során
Hőmérsékleti egységek
Számos hőmérsékleti skála használható. A legismertebbek között megjegyezzük:
- Kelvin fokozat: a nemzetközi egységet használják a termodinamikában. A neve Lord Kelvin fizikustól származik. A Kelvin-fok nulla pontjaként határozható meg, ahol nincs hőhatás.
- Celsius fok: neve Anders Celsius svéd fizikustól származik, egységét ° C-ban fejezik ki. Celsius fokban a víz jéggé alakul 0 ° C-on. Ez az az egység, amelyet Franciaországban használnak a hőmérsékletek megnevezésére.
- A Fahrenheit fokozat: egy mértékegység, amelyet főleg az Egyesült Államokban használnak. A neve Daniel Gabriel Fahrenheit német fizikustól származik.
Hogyan válthatunk Celsius-hőmérsékletről Fahrenheit vagy Kelvin hőmérsékletre ?
A Celsius fokról Fahrenheit fokra váltáshoz 1,8-szor kell megszorozni a hőmérsékletet, és hozzá kell adni hozzá 32. A Celsius fokról Kelvin fokra váltáshoz hozzá kell adnunk a Celsius fokot 273,15.
A Celsius-fok és a Kelvin-fok közötti különbségek
jegyzet: vannak más kevésbé ismert hőmérsékleti skálák, például Celsius fok vagy Rankine fok.
Hőmérséklet-változás
A hőenergiát cserélő m tömegű test hőmérséklet-változása a következő összefüggéssel fejezhető ki:
- Q a kicserélt hőenergia joule-ban kifejezve (J)
- m a test tömege kilogrammban kifejezve (kg)
- Cm a test természetétől függően fajlagos hőteljesítménynek nevezett mennyiség. A Cm értékét Joule-ban fejezzük ki Celsius-fokonként kilogrammonként (J.C -1 .kg -1)
- A Tf az energiacsere utáni végső hőmérsékletnek felel meg, celcius fokban (° C) kifejezve
- A Ti megfelel az energiacsere előtti kezdeti hőmérsékletnek Celsius-fokban (° C) kifejezve
Megjegyzések:
-
Ha a test hőenergiát kap, akkor Q> 0, beleértve a Tf - Ti> 0 értéket, ami azt jelenti, hogy a hőmérséklet növekszik, míg ha egy test elveszíti hőenergiáját, Q -1/K -1 .
Az anyagnak az a képessége, hogy hőmennyiségben halmozza fel az energiát, attól függően, hogy milyen tömegű az adott hőmérséklet.
Az alábbi táblázat egyes speciális hőteljesítményeket csoportosít:
| Alumínium | 881 |
| Acél | 470 |
| Folyékony víz | 4185 |
| Vas | 444 |
| Aszfalt | 1021 |
| Homok | 835 |
| Üveg | 720 |
Állapotváltás energiacsere során
Emlékeztető az állapotváltozásokról
Néha a hőenergia átadása megváltoztatja a test állapotát.
A test 3 különböző állapotban lehet: a folyékony, a szilárd és a gáz állapot. Minden állapotváltozásnak külön neve van: