Artikel Definition af varme Mekanisk varmeækvivalent Varmeligning
1. Definition af varme
Hvis genstande med temperaturforskelle berører hinanden, vil der ske varmeoverførsel fra genstande med høj temperatur til genstande med lav temperatur. Varmeoverførslen stopper, efter at berøring af genstande når samme temperatur. For eksempel, hvis vi blander varmt vand med koldt vand, bevæger varme sig normalt fra varmt vand til koldt vand. Når vi putter varmt jern i koldt vand, bevæger varme sig fra jern til vand. Varme vil stoppe med at strømme, efter at jern og vand når samme temperatur. Når en sygeplejerske fastgør et termometer til din krop, bevæger varme sig fra
Din krop går hen til termometret. Varmeoverførslen stopper, når din krop og termometret har nået samme temperatur. Hvis det anvendte termometret er et kviksølvtermometer, stopper kviksølvets overflade med at bevæge sig, når din krop og termometret når samme temperatur. Tallet, der vises på kviksølvets overflade, er din kropstemperatur på det tidspunkt.
Naturligvis bevæger varme sig automatisk fra genstande med høj temperatur til
Lavtemperaturobjekter. Varmeoverførsel har en tendens til at udligne temperaturen på objekter, der berører hinanden. I det 18. århundrede mistænkte fysikere, at varmestrømning var bevægelsen af en væske, en type væske, der ikke var synlig (væske er et stof, der kan flyde. Væske omfatter flydende og gasformige materialer. Vand (væske) omfatter væske, fordi det kan flyde. Luft omfatter også væske, fordi det kan flyde). Væsken kaldes kalorie. Kalorieteorien bruges ikke længere, fordi eksistensen af disse kalorier ikke kan bevises baseret på resultaterne af eksperimentet. I det 19. århundrede lærte en engelsk fysiker ved navn James Prescott Joule (1818-1889) at opvarme vand i en beholder ved hjælp af et omrørerhjul.
Baseret på resultaterne af eksperimentet foretog Joule en sammenligning med opvarmet vand ved hjælp af ild. Når en flamme og en beholder indeholdende vand er i kontakt, bevæger varme sig fra ild (høj temperatur) til vand (lav temperatur). Efter at have sammenlignet stigende vandtemperatur på grund af kontakt med ild og stigende vandtemperatur på grund af arbejde udført af omrøreren, konkluderede Joule, at varme er den energi, der bevæger sig fra et objekt med høj temperatur til et objekt med lav temperatur. Varme er ikke energi (varme er ikke en bestemt type energi, såsom kinetisk energi, potentiel energi, kemisk energi osv.). Varme er energi, der bevæger sig på grund af temperaturforskelle. Så når varme strømmer fra objekter med høj temperatur til objekter med lav temperatur, bevæger energi sig fra objekter med høj temperatur til objekter med lav temperatur. Energioverførslen stopper, efter at objekter, der rører ved hinanden, når samme temperatur.
2. Varmeenhed og den mekaniske ækvivalent af varme
Varmeenheder er kalorier (forkortet cal). Kalorier er den mængde varme, der er nødvendig for at hæve temperaturen på 1 gram vand med 1 C.o (præcist fra 14.5 oC til 15.5 oC). Den nødvendige mængde varme varierer for forskellige vandtemperaturer. For den samme mængde varme kræves en stigning i vandtemperaturen på 1 Co forekommer kun mellem temperaturer på 14.5 oC til 15.5 oC. Varmeenheder bruges ofte, især til at angive værdien af madenergi i kilokalorier (kcal). 1 kcal = 1000 kalorier. Andre navne fra 1 kcal = 1 kalorie (stort bogstav K). Varmeenheden for det britiske system er Btu (britisk termisk enhed). 1 Btu = den mængde varme, der er nødvendig for at hæve temperaturen på 1 pund (0.45 kg) vand med 1 Fo (præcis fra 63 oF til 64 oF).
Varme er relateret til energi, så vi er nødt til at kende forholdet mellem varmeenheder og energienheder. Baseret på eksperimenter udført af Joule og andre forskere, er det kendt, at et arbejde på 4.186 Joule svarer til 1 kalorie varme.
1 kalorie = 4.186 joule
1 kcal = 1000 kalorier = 4186 joule
1 Btu = 778 ft (0.24 km). lb = 252 kalorier = 1055 joule
(1 kalorie = 4.186 joule og 1 kcal = 4186 kaldet den mekaniske varmeækvivalent)
3. Varmeligningen
Hvis objekter med temperaturforskelle berører hinanden, bevæger varme sig naturligt fra objekter med høj temperatur til objekter med lav temperatur. Varmeoverførslen stopper, når begge objekter er i termisk ligevægt. Varmeoverførslen forårsager ændringer i temperaturen på objekter, der berører hinanden. Baseret på denne korte forklaring kan du konkludere, at varme (Q) har en relation til et objekt og ændringer i temperaturen (ΔT) på objektet, objektets masse (m) og objektets type.
Forholdet mellem varme (Q) og temperaturændring (ΔT)
Jo mere varme, desto større temperaturændring. Det kan konkluderes, at mængden af varme (Q) er proportional med ændringen i objektets temperatur.
Q α ΔT —– Sammenligning 1
Forholdet mellem varme (Q) og masse af objekter (m)
Varmemængden (Q) er proportional med ændringen i objektets temperatur. Jo mere vand, desto mere varme er nødvendig for at øge vandets temperatur.
Q α m —– Sammenligning 2
Forholdet mellem varme (Q) og objekttype (c)
Den varme, der kræves for at hæve temperaturen på et objekt, er proportional med objektets type.
Qαc —– Sammenligning 3
De tre ovenstående sammenligninger sættes sammen til en ligning:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
Dette er varmeligningen.
Beskrivelse: Q = varme (Joule), m = objektets masse (kg), c = specifik varme (J / kg C o eller K)
