Материал: Определение за топлина, топлопроводимост, топлинен капацитет
Пили ли сте някога студен чай, студено мляко, студен сироп и т.н.? Е, когато правим студен чай, обикновено смесваме гореща или топла вода в чаша с кубчета лед. Горещата или топлата вода има по-висока температура, докато кубчетата лед имат по-ниска температура. След известно време докосване, сместа от кубчета лед и горещ чай се превръща в студен чай (сместа от кубчета лед и топъл чай е достигнала една и съща температура). Същият процес се случва, когато смесим гореща вода със студена вода. След докосване, горещата и студената вода се превръщат в топла вода (сместа от гореща и студена вода е достигнала една и съща температура). Защо тези предмети могат да достигнат една и съща температура след докосване?
Определение за топлина
Когато обектите имат разлики суху Когато два обекта се докоснат един до друг, се получава топлопренос, често наричан топлина, от обекта с по-висока температура към обекта с по-ниска температура. Този топлопренос спира, след като обектите в контакт достигнат една и съща температура. Например, ако смесим гореща вода със студена вода, топлината обикновено се премества от горещата вода към студената вода. Когато поставим гореща ютия в студена вода, топлината се премества от по-горещата ютия към водата. Топлинният поток спира, след като ютията и водата достигнат една и съща температура. Когато лекар или медицинска сестра прикрепи термометър към тялото ви, топлината се премества от тялото ви към термометъра. Този топлопренос спира, след като тялото ви и термометърът достигнат една и съща температура. Ако използваният термометър е живачен, когато тялото ви и термометърът достигнат една и съща температура, повърхността на живака спира да се движи. Числото, показано на повърхността на живака, е телесната ви температура в този момент.
Естествено, топлината се премества естествено от обекти с високи температури към обекти с ниски температури. Топлопренос има тенденция да изравнява температурата на обектите, които са в контакт един с друг. През 18 век физиците подозират, че топлинният поток е движение на флуид, невидим вид флуид (флуидите са вещества, които могат да текат. Флуидите включват течности и газове. Водата (течност) е флуид, защото може да тече. Въздухът също е флуид, защото може да тече). Този флуид се нарича cалоричен. Теории за cалоричен вече не се използва, защото въз основа на резултатите от експеримента, съществуването на калоричен това не може да се докаже.
През 19-ти век английският физик на име Джеймс Прескът Джаул (1818–1889) изучава как да се загрява вода в съд с помощта на бъркалка. Въз основа на резултатите от своите експерименти Джаул прави сравнение с вода, загрята от огън. Когато пламък и съд, съдържащ вода, влязат в контакт, топлината се предава от пламъка (висока температура) към водата (ниска температура). След като прави сравнение между повишаването на температурата на водата поради контакт с огъня и повишаването на температурата на водата поради работата, извършена от бъркалката, Джаул заключи, че топлината е енергия, която се премества от обекти с висока температура към обекти с ниска температура. Kтоплината не е енергия (топлината не е специфичен вид енергия, като кинетична енергия, потенциална енергия, химическа енергия и т.н.). Kалор е пренос на енергия поради температурни разликиТака че, когато топлината преминава от обект с висока температура към обект с ниска температура, енергията всъщност се прехвърля от обекта с висока температура към обекта с ниска температура. Преносът на енергия спира, след като обектите в контакт достигнат еднаква температура или термично равновесие.
Топлопроводимост
Защо повечето кухненски съдове са изработени от алуминий? Да предположим, че лявата ви ръка държи парче метал, а дясната ви ръка държи стъкло, и след това докоснете метала и стъклото до пламък. Коя от лявата или дясната ви ръка ще усети топлината по-бързо? Тези въпроси, а може би и други, които може да зададете, са свързани с топлопроводимостта на даден обект. Топлопроводимостта на даден обект е способността му да... пренос на топлина през обекта. Обектите, които имат голяма топлопроводимост (k), са проводници топлина добър (добър топлопроводник). От друга страна, обекти, които имат топлопроводимост Малкият е лош проводник на топлина (лош топлопроводник).
Топлинен капацитет
Топлинният капацитет (C) е количеството топлина необходимо за повишаване суху всички обекти с един градус. Формула за топлинен капацитет:
C = mc
Описание: C = топлинен капацитет, m = маса на обекта, c = специфична топлина обект.
