Materjal: Soojuse, soojusjuhtivuse, soojusmahtuvuse määratlus
Kas olete kunagi joonud jääteed, jääpiima, jääsiirupit jne? Jäätee valmistamisel segame tavaliselt klaasis kuuma või sooja vett jääkuubikutega. Kuumal või soojal veel on kõrgem temperatuur, jääkuubikutel aga madalam. Pärast mõnda aega kestnud puudutamist muutub jääkuubikute ja kuuma tee segu jääteeks (jääkuubikute ja sooja tee segu on saavutanud sama temperatuuri). Sama protsess toimub ka siis, kui segame kuuma vett külma veega. Pärast puudutamist muutuvad kuum ja külm vesi soojaks veeks (kuuma ja külma vee segu on saavutanud sama temperatuuri). Miks võivad need esemed pärast puudutamist saavutada sama temperatuuri?
Soojuse määratlus
Kui erineva temperatuuriga objektid puutuvad kokku, toimub soojusülekanne, mida sageli nimetatakse ka soojuseks, kõrgema temperatuuriga objektilt madalama temperatuuriga objektile. See soojusülekanne peatub, kui kokkupuutuvad objektid saavutavad sama temperatuuri. Näiteks kui segame kuuma vett külma veega, liigub soojus tavaliselt kuumast veest külma vette. Kui paneme kuuma triikraua külma vette, liigub soojus kuumemalt triikraualt vette. Soojusvoog peatub, kui triikraua ja vee temperatuur on sama. Kui arst või õde kinnitab teie kehale termomeetri, liigub soojus teie kehast termomeetrisse. See soojusülekanne peatub, kui teie keha ja termomeeter on saavutanud sama temperatuuri. Kui kasutatav termomeeter on elavhõbedatermomeeter, siis kui teie keha ja termomeeter saavutavad sama temperatuuri, lakkab elavhõbeda pind liikumast. Elavhõbeda pinnal olev number näitab teie kehatemperatuuri sel ajal.
Loomulikult liigub soojus kõrge temperatuuriga objektidelt madala temperatuuriga objektidele. Soojusülekanne kipub üksteisega kokkupuutuvate objektide temperatuure võrdsustama. 18. sajandil kahtlustasid füüsikud, et soojusvoog on vedeliku, nähtamatu vedelikuliigi liikumine (vedelikud on ained, mis saavad voolata. Vedelike hulka kuuluvad vedelikud ja gaasid. Vesi (vedelik) on vedelik, kuna see saab voolata. Õhk on samuti vedelik, kuna see saab voolata). Seda vedelikku nimetati kaloriliseks . Kaloriteooriat enam ei kasutata , sest eksperimentaalsete tulemuste põhjal ei saa selle kalori olemasolu tõestada.
19. sajandil uuris inglise füüsik James Prescott Joule (1818–1889), kuidas kuumutada vett anumas segamisratta abil. Oma katse tulemuste põhjal tegi Joule võrdluse tulega kuumutatud veega. Kui leek ja vett sisaldav anum puutuvad kokku, liigub soojus tulest (kõrge temperatuur) vette (madal temperatuur). Pärast vee temperatuuri tõusu võrdlemist tulega kokkupuutel ja segaja töö tõttu vee temperatuuri tõusu vahel jõudis Joule järeldusele, et soojus on energia, mis liigub kõrge temperatuuriga objektilt madala temperatuuriga objektile. Soojus ei ole energia (soojus ei ole spetsiifiline energia liik, nagu kineetiline energia, potentsiaalne energia, keemiline energia jne) . Soojus on energia , mis liigub temperatuurierinevuste tõttu . Seega, kui soojus voolab kõrge temperatuuriga objektilt madala temperatuuriga objektile, liigub energia tegelikult kõrge temperatuuriga objektilt madala temperatuuriga objektile. Energiaülekanne peatub, kui kokkupuutuvad objektid saavutavad sama temperatuuri või termilise tasakaalu.
Soojusjuhtivus
Miks on enamik köögitarbeid valmistatud alumiiniumist? Oletame, et teie vasak käsi hoiab metallitükki ja parem käsi klaasi ning seejärel puudutate metalli ja klaasiga leeki. Kas teie vasak või parem käsi tunneb kuumust kiiremini? Need ja võib-olla ka teised küsimused, mida võite esitada, on seotud eseme soojusjuhtivusega. Eseme soojusjuhtivus on selle võime... soojusülekanne läbi objekti. Suure soojusjuhtivusega (k) objektid on juhid kuumus yang baik (konduktor termal yang baik). Sebaliknya, benda yang memiliki konduktivitas termal kecil merupakan penghantar kalor yang buruk (konduktor termal yang buruk).
Soojusmahtuvus
Soojusmahtuvus (C) on soojushulk, mis on vajalik kogu objekti temperatuuri tõstmiseks ühe kraadi võrra. Soojusmahtuvuse valem on:
C = mc
Keterangan : C = kapasitas kalor, m = massa benda, c = erisoojus objekt.
