De varmt i fysikk er det definert som overført varmeenergi når gjenstander eller stoffer som har forskjellige temperaturer kommer i kontakt. Denne energioverføringen og alle prosessene knyttet til den, er gjenstand for studier av termodynamikk, en viktig gren av fysikken..
Varme er en av de mange formene som energien tar, og en av de mest kjente. Så hvor kommer det fra? Svaret ligger i atomene og molekylene som utgjør materie. Disse partiklene i ting er ikke statiske. Vi kan forestille oss dem som små perler forbundet med myke fjærer, som er i stand til å krympe og strekke seg enkelt..
På denne måten er partiklene i stand til å vibrere, og energien deres kan lett overføres til andre partikler, og også fra en kropp til en annen..
Mengden varme som kroppen absorberer eller gir opp, avhenger av stoffets natur, dens masse og temperaturforskjellen. Det beregnes slik:
Q = m.Cog .AT
Hvor Spørsmål er mengden overført varme, m er massen til objektet, Cog er stoffets spesifikke varme AT = Tendelig - Tførste, det vil si temperaturforskjellen.
Som alle former for energi måles varme i joules, i det internasjonale systemet (SI). Andre egnede enheter er: ergs i cgs-system, Btu i det britiske systemet, og kalori, et vanlig begrep for energiinnholdet i matvarer.
Artikkelindeks
Det er flere viktige konsepter å huske på:
-Varme handler om energi i transitt. Objektene har ikke varme, de gir den bare eller absorberer den i henhold til omstendighetene. Hva gjenstander har er indre energi, i kraft av sin interne konfigurasjon.
Denne indre energien, i sin tur, består av kinetisk energi assosiert med vibrasjonsbevegelse og potensiell energi, typisk for molekylær konfigurasjon. I henhold til denne konfigurasjonen vil et stoff overføre varme mer eller mindre lett, og dette reflekteres i dets spesifikke varme Cog, verdien som ble nevnt i ligningen for å beregne Q.
-Det andre viktige konseptet er at varmen alltid overføres fra den varmere kroppen til den kaldere. Erfaringen indikerer at varmen fra varm kaffe alltid går mot porselen på koppen og tallerkenen, eller metallet på skjeen som den røres med, aldri omvendt..
-Mengden varme som overføres eller absorberes, avhenger av massen til den aktuelle kroppen. Tilsetning av samme mengde kalorier eller joule til en prøve med X-masse blir ikke varmet opp på samme måte som en annen hvis masse er 2X.
Grunnen? Det er flere partikler i den større prøven, og hver mottar i gjennomsnitt bare halvparten av energien til den mindre prøven..
Erfaringen forteller oss at når vi setter to gjenstander ved forskjellige temperaturer i kontakt, vil temperaturen til begge være den samme etter en stund. Da kan det bekreftes at gjenstandene eller systemene, som de også kan kalles, er i termisk likevekt.
På den annen side, som reflekterer over hvordan man kan øke den indre energien til et isolert system, konkluderes det med at det er to mulige mekanismer:
i) Oppvarming av det, dvs. overføring av energi fra et annet system.
ii) Utfør en slags mekanisk arbeid på den.
Tatt i betraktning at energien er bevart:
Enhver økning i systemets interne energi er lik mengden tilsatt varme pluss arbeidet som er gjort på det..
I rammen av termodynamikk er dette bevaringsprinsippet kjent som Første lov om termodynamikk. Vi sier at systemet må isoleres, for ellers ville det være nødvendig å vurdere andre energiinnganger eller -utganger i balansen.
Varme måles i henhold til effekten den gir. Derfor er det berøringssansen som raskt informerer om hvor varmt eller kaldt en drink, en mat eller noe annet er. Siden overføring eller absorbering av varme resulterer i temperaturendringer, kan måling av dette gi en ide om hvor mye varme som er overført.
Instrumentet som brukes til å måle temperaturen er termometeret, en enhet utstyrt med en gradert skala for å utføre avlesningen. Den mest kjente er kvikksølvtermometeret, som består av en fin kapillær av kvikksølv som utvides ved oppvarming.
Deretter settes kvikksølvfylt kapillær inn i et glassrør med en skala og settes i kontakt med kroppen hvis temperatur må måles til de når termisk likevekt og temperaturen til begge er den samme..
For å begynne med er det nødvendig å ha noen termometriske egenskaper, det vil si en som varierer med temperaturen.
For eksempel ekspanderer en gass eller en væske som kvikksølv når den varmes opp, selv om det også tjener en elektrisk motstand som avgir varme når en strøm passerer gjennom den. Kort sagt kan enhver termometrisk egenskap som er lett målbar brukes.
Hvis temperaturen t er direkte proporsjonal med den termometriske egenskapen X, så kan du skrive:
t = kX
Hvor k er proporsjonalitetskonstanten som skal bestemmes når to passende temperaturer er satt og de tilsvarende verdiene på X. Passende temperaturer betyr lett å oppnå i laboratoriet.
Når parene er etablert (t1, X1) Y (tto, Xto), del intervallet mellom dem i like store deler, dette vil være gradene.
Valget av temperaturene som er nødvendige for å konstruere en temperaturskala, gjøres med kriteriet at de er enkle å oppnå i laboratoriet. En av de mest brukte skalaene rundt om i verden er Celsius-skalaen, laget av den svenske forskeren Anders Celsius (1701-1744).
0 på Celsius-skalaen er temperaturen der is og flytende vann er i likevekt ved 1 trykkatmosfære, mens den øvre grensen velges når flytende vann og vanndamp er like i likevekt og ved 1 atmosfære av trykk. Dette intervallet er delt inn i 100 grader, som hver kalles grad celsius.
Dette er ikke den eneste måten å bygge en skala på, langt fra den. Det er andre forskjellige skalaer, som Fahrenheit-skalaen, der intervallene er valgt med andre verdier. Og det er Kelvin-skalaen, som bare har en nedre grense: absolutt null..
Absolutt null tilsvarer temperaturen der all bevegelse av partikler i et stoff opphører helt, men selv om det har kommet ganske nært, har det ennå ikke vært mulig å avkjøle noe stoff til absolutt null..
Alle opplever varme på daglig basis, enten direkte eller indirekte. For eksempel når du tar en varm drink, i middagssolen, undersøker temperaturen på en bilmotor, i et overfylt rom og i utallige andre situasjoner..
På jorden er varme nødvendig for å opprettholde livsprosesser, både det som kommer fra solen og det som kommer fra det indre av planeten..
På samme måte er klima drevet av endringer i termisk energi som oppstår i atmosfæren. Solens varme når ikke like mye overalt, på ekvatoriale breddegrader når den mer enn på polene, så den varmeste luften i tropene stiger og beveger seg nord og sør for å oppnå termisk likevekt. Som det ble snakket om før.
På denne måten etableres luftstrømmer i forskjellige hastigheter, som transporterer skyer og regn. På den annen side forårsaker den plutselige kollisjonen mellom varme og kalde luftfronter fenomener som stormer, tornadoer og orkaner..
I stedet, på et nærmere nivå, kan det hende at varmen ikke er like velkommen som en solnedgang på stranden. Varme forårsaker driftsproblemer i bilmotorer og datamaskinprosessorer.
Det fører også til at elektrisk energi går tapt i ledningskabler og materialer for å utvide seg, og det er derfor varmebehandling er så viktig innen alle tekniske områder.
En godisetikett leser at den gir 275 kalorier. Hvor mye energi i joule er dette godteriet?
I begynnelsen hadde kalorien blitt nevnt som en enhet for varme. Mat inneholder energi som vanligvis måles i disse enhetene, men diettkalorier er faktisk kilokalorier.
Ekvivalensen er følgende: 1 kcal = 4186 J, og det konkluderes med at godteriet har:
275 kilokalorier x 4186 joule / kilokalori = 1,15 106 J.
100 g av et metall blir oppvarmet til 100 ° C og plassert i et kalorimeter med 300 g vann ved 20 ° C. Temperaturen som systemet får når det når likevekt er 21,44 ° C. Du blir bedt om å bestemme metallets spesifikke varme, forutsatt at kalorimeteret ikke absorberer varme.
I denne situasjonen gir metallet opp varmen, som vi vil kalle Qga etter og et tegn (-) er prepended for å indikere tap:
Spørsmålga etter = mmetall .ECmetall. AT
På sin side absorberer vannet i kalorimeteret varme, som vil bli betegnet som Q absorbert:
Spørsmålabsorbert = mVann .EC Vann . AT
Energi er bevart, hvorfra det følger at:
Spørsmålga etter = Qabsorbert
Fra uttalelsen kan du beregne AT:
Metall: AT = Tendelig - Tførste= (21,44 - 100) ºC = -78,56 ºC = -78,56 K.
Vann: ΔT = Tendelig - Tførste= (21,44 - 20) ºC = 1,44 ºC = 1,44 K.
Viktig: 1 ºC har samme størrelse som 1 kelvin. Forskjellen mellom begge skalaene er at Kelvin-skalaen er absolutt (Kelvin-grader er alltid positive).
Den spesifikke varmen av vann ved 20 ° C er 4186 J / kg. K og med dette kan den absorberte varmen beregnes:
Spørsmålabsorbert = mVann .EC Vann . ΔT = 300 x 10-3 kg. 4186 J / kg. K. 1,44 K = 1808,35 J.
For å konkludere blir metallets spesifikke varme fjernet:
EC metall = Q absorbert / -m metall . ΔT metall = 1808,35 J / - [(100 x 10-3 kg. (-78,56 K)] = 230,2 J / kg.K
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.