Materiál: Definice tepla, tepelné vodivosti, tepelné kapacity
Už jste někdy měli ledový čaj, ledové mléko, ledový sirup atd.? Při přípravě ledového čaje obvykle mícháme ve sklenici horkou nebo teplou vodu s kostkami ledu. Horká nebo teplá voda má vyšší teplotu, zatímco kostky ledu mají nižší teplotu. Po chvíli dotyku se směs kostek ledu a horkého čaje změní na ledový čaj (směs kostek ledu a teplého čaje dosáhla stejné teploty). Stejný proces nastává, když smícháme horkou vodu se studenou vodou. Po dotyku se horká a studená voda změní na teplou vodu (směs horké a studené vody dosáhla stejné teploty). Proč mohou tyto předměty po dotyku dosáhnout stejné teploty?
Definice tepla
Když se objekty s různými teplotami dostanou do vzájemného kontaktu, dochází k přenosu tepla, často nazývanému teplo, z objektu s vyšší teplotou na objekt s nižší teplotou. Tento přenos tepla se zastaví, jakmile objekty, které jsou v kontaktu, dosáhnou stejné teploty. Například pokud smícháme horkou vodu se studenou vodou, teplo se obvykle přesouvá z horké vody do studené vody. Když vložíme horkou žehličku do studené vody, teplo se přesouvá z teplejší žehličky do vody. Tok tepla se zastaví, jakmile žehlička a voda dosáhnou stejné teploty. Když lékař nebo zdravotní sestra připevní teploměr k vašemu tělu, teplo se přesouvá z vašeho těla do teploměru. Tento přenos tepla se zastaví, jakmile vaše tělo a teploměr dosáhnou stejné teploty. Pokud je použitým teploměrem rtuťový teploměr, jakmile vaše tělo a teploměr dosáhnou stejné teploty, povrch rtuti se přestane pohybovat. Číslo zobrazené na povrchu rtuti udává vaši tělesnou teplotu v daném okamžiku.
Teplo se přirozeně pohybuje z objektů s vysokou teplotou na objekty s nízkou teplotou. Přenos tepla má tendenci vyrovnávat teploty objektů, které jsou ve vzájemném kontaktu. V 18. století fyzici předpokládali, že tok tepla je pohyb tekutiny, neviditelného typu tekutiny (tekutiny jsou látky, které mohou proudit. Tekutiny zahrnují kapaliny a plyny. Voda (kapalina) je tekutina, protože může proudit. Vzduch je také tekutina, protože může proudit). Tato tekutina byla pojmenována kalorická . Teorie kalorické tekutiny se již nepoužívá, protože na základě experimentálních výsledků nelze existenci této kalorické tekutiny prokázat.
V 19. století studoval anglický fyzik James Prescott Joule (1818-1889), jak ohřívat vodu v nádobě pomocí míchadla. Na základě výsledků svého experimentu Joule provedl srovnání s vodou ohřívanou ohněm. Když se plamen a nádoba obsahující vodu dostanou do kontaktu, teplo se přesouvá z ohně (vysoká teplota) do vody (nízká teplota). Po srovnání mezi zvýšením teploty vody v důsledku kontaktu s ohněm a zvýšením teploty vody v důsledku práce vykonané míchadlem Joule dospěl k závěru, že teplo je energie, která se přesouvá z objektu s vysokou teplotou na objekt s nízkou teplotou. Teplo není energie (teplo není specifický typ energie, jako je kinetická energie, potenciální energie, chemická energie atd.) . Teplo je energie , která se přesouvá v důsledku teplotních rozdílů . Takže když teplo proudí z objektu s vysokou teplotou na objekt s nízkou teplotou, energie se ve skutečnosti přesouvá z objektu s vysokou teplotou na objekt s nízkou teplotou. Přenos energie se zastaví, jakmile objekty v kontaktu dosáhnou stejné teploty nebo tepelné rovnováhy.
Tepelná vodivost
Proč je většina kuchyňského nádobí vyrobena z hliníku? Předpokládejme, že vaše levá ruka drží žehličku, vaše pravá ruka drží sklenici a poté se žehličky a skla dotknete ohně. Je vaše levá nebo pravá ruka teplejší? Tyto otázky a možná i další, které si položíte, souvisejí s tepelnou vodivostí předmětu. Tepelná vodivost předmětu je schopnost předmětu přenášet teplo skrz sebe. Předměty s vysokou tepelnou vodivostí (k) jsou dobrými vodiči tepla (dobré tepelné vodiče). Naopak předměty s nízkou tepelnou vodivostí jsou špatnými vodiči tepla (špatné tepelné vodiče).
Tepelná kapacita
Tepelná kapacita (C) je množství tepla potřebné ke zvýšení teploty celého objektu o jeden stupeň. Vzorec pro tepelnou kapacitu je:
C = mc
Informace: C = tepelná kapacita, m = hmotnost tělesa, c = měrné teplo tělesa.
