Članak Definicija toplote Mehanički ekvivalent toplote Jednačina toplote
1. Definicija toplote
Ako se objekti koji imaju temperaturne razlike dodiruju, doći će do prijenosa topline s objekata visoke temperature na objekte niske temperature. Prijenos topline prestaje nakon što objekti u dodiru dostignu istu temperaturu. Na primjer, ako pomiješamo vruću vodu s hladnom vodom, toplina se obično prenosi s vruće vode na hladnu vodu. Kada stavimo vruće željezo u hladnu vodu, toplina se prenosi s željeza na vodu. Toplina će prestati teći nakon što željezo i voda dostignu istu temperaturu. Kada medicinska sestra pričvrsti termometar na vaše tijelo, toplina se prenosi s...
Vaše tijelo ide prema termometru. Prijenos topline prestaje kada vaše tijelo i termometar dostignu istu temperaturu. Ako se koristi živin termometar, kada vaše tijelo i termometar dostignu istu temperaturu, površina žive prestaje da se kreće. Broj prikazan na površini žive predstavlja vašu tjelesnu temperaturu u tom trenutku.
Prirodno, toplota se automatski prenosi sa objekata visoke temperature na
Objekti niske temperature. Prijenos topline teži izjednačavanju temperature objekata koji se međusobno dodiruju. U 18. stoljeću, fizičari su sumnjali da je protok topline kretanje fluida, vrste fluida koji nije vidljiv (fluid je tvar koja može teći. Fluid uključuje tekuće i plinovite materijale. Voda (tekućina) uključuje fluid jer može teći. Zrak također uključuje fluid jer može teći). Fluid se naziva kalorijski. Teorija kalorija se više ne koristi jer se na osnovu rezultata eksperimenta ne može dokazati postojanje ovih kalorija. U 19. stoljeću, engleski fizičar James Prescott Joule (1818-1889) naučio je kako zagrijavati vodu u posudi pomoću miješalice.
Na osnovu rezultata eksperimenta, Joule je napravio poređenje sa zagrijavanjem vode pomoću vatre. Kada su plamen i posuda koja sadrži vodu u kontaktu, toplota se prenosi sa vatre (visoka temperatura) na vodu (niska temperatura). Nakon poređenja između porasta temperature vode zbog kontakta s vatrom i porasta temperature vode zbog rada koji obavlja miješalica, Joule je zaključio da je toplota energija koja se kreće sa objekta visoke temperature na objekat niske temperature. Toplota nije energija (toplota nije određena vrsta energije, kao što je kinetička energija, potencijalna energija, hemijska energija itd.). Toplota je energija koja se kreće zbog temperaturnih razlika. Dakle, kada toplota teče sa objekata visoke temperature na objekte niske temperature, energija se kreće sa objekata visoke temperature na objekte niske temperature. Prijenos energije prestaje nakon što objekti koji dodiruju dostignu istu temperaturu.
2. Jedinica za toplotu i mehanički ekvivalent toplote
Toplotne jedinice su kalorije (skraćeno cal). Kalorije su količina toplote potrebna da se temperatura 1 grama vode povisi za 1 C.o (tačnije, od 14.5 oC do 15.5 oC). Količina potrebne toplote varira za različite temperature vode. Za istu količinu toplote, porast temperature vode od 1 Co javlja se samo između temperatura od 14.5 oC do 15.5 oC. Toplotne jedinice se često koriste, posebno za izražavanje energetske vrijednosti hrane u kilokalorijama (kcal). 1 kcal = 1000 kalorija. Drugi nazivi za 1 kcal = 1 kalorija (veliko slovo K). Jedinica za grijanje u britanskom sistemu je Btu (britanska termalna jedinica). 1 Btu = količina toplote potrebna za povišenje temperature 1 funte (0.45 kg) vode za 1 Fo (tačno od 63 oF do 64 oF).
Toplota je povezana s energijom, tako da moramo znati odnos između jedinica za toplotu i jedinica za energiju. Na osnovu eksperimenata koje su proveli Džul i drugi naučnici, poznato je da je rad od 4.186 Džula ekvivalentan 1 kaloriji toplote.
1 kalorija = 4.186 džula
1 kcal = 1000 kalorija = 4186 džula
1 Btu = 778 stopa (0.24 km). lb = 252 kalorije = 1055 džula
(1 kalorija = 4.186 džula i 1 kcal = 4186, što se naziva mehaničkim ekvivalentom toplote)
3. Jednačina toplote
Ako se objekti koji imaju temperaturne razlike dodiruju, prirodno je da se toplota prenosi sa objekata visoke temperature na objekte niske temperature. Prijenos toplote prestaje nakon što se oba objekta nađu u termičkoj ravnoteži. Prijenos toplote uzrokuje promjene temperature objekata koji se međusobno dodiruju. Na osnovu ovog kratkog objašnjenja, možete zaključiti da toplota (Q) ima vezu sa objektom i promjenama temperature (ΔT) objekta, masom objekta (m) i vrstom objekta.
Odnos između toplote (Q) i promjene temperature (ΔT)
Što je više toplote, to je veća promjena temperature. Može se zaključiti da je količina toplote (Q) proporcionalna promjeni temperature objekta.
Q α ΔT —– Poređenje 1
Odnos između toplote (Q) i mase objekata (m)
Količina toplote (Q) je proporcionalna promjeni temperature objekta. Što je više vode, to je potrebno više toplote da se temperatura vode poveća.
Q α m —– Poređenje 2
Odnos između toplote (Q) i vrste objekta (c)
Toplota potrebna za podizanje temperature objekta proporcionalna je vrsti objekta.
Q α c —– Poređenje 3
Tri gornja poređenja su spojena u jednačinu:
Qα mcΔT
Q = mc ΔT
Ovo je jednačina toplote.
Opis: Q = toplota (džuli), m = masa objekta (kg), c = specifična toplota (J/kg C ° ili K)
