Artigo Definición de calor Equivalente mecánico da calor Ecuación da calor
1. Definición de calor
Se os obxectos que teñen diferenzas de temperatura se tocan entre si, haberá transferencia de calor dos obxectos de alta temperatura aos obxectos de baixa temperatura. A transferencia de calor detense despois de que os obxectos en contacto alcancen a mesma temperatura. Por exemplo, se mesturamos auga quente con auga fría, a calor normalmente móvese da auga quente á auga fría. Cando poñemos ferro quente en auga fría, a calor móvese do ferro á auga. A calor deixará de fluír despois de que o ferro e a auga alcancen a mesma temperatura. Cando unha enfermeira coloca un termómetro no teu corpo, a calor móvese de...
o teu corpo vai cara ao termómetro. A transferencia de calor detense unha vez que o teu corpo e o termómetro alcanzan a mesma temperatura. Se o termómetro usado é un termómetro de mercurio, cando o teu corpo e o termómetro alcanzan a mesma temperatura, a superficie do mercurio deixa de moverse. O número que se mostra na superficie do mercurio é a temperatura do teu corpo nese momento.
Naturalmente, a calor móvese automaticamente dos obxectos de alta temperatura aos
Obxectos a baixa temperatura. A transferencia de calor tende a igualar a temperatura dos obxectos que se tocan entre si. No século XVIII, os físicos sospeitaban que o fluxo de calor era o movemento dun fluído, un tipo de fluído que non era visible (o fluído é unha substancia que pode fluír. O fluído inclúe materiais líquidos e gasosos. A auga (líquido) inclúe fluído porque pode fluír. O aire tamén inclúe fluído porque pode fluír). O fluído chámase calórico. A teoría das calorías xa non se usa porque, baseándose nos resultados do experimento, non se pode demostrar a existencia destas calorías. No século XIX, un físico inglés chamado James Prescott Joule (1818-1889) aprendeu a quentar auga nun recipiente usando unha roda remexedora.
Baseándose nos resultados do experimento, Joule fixo unha comparación coa auga quentada usando lume. Cando unha chama e un recipiente que contén auga están en contacto, a calor móvese do lume (alta temperatura) á auga (baixa temperatura). Despois de facer comparacións entre o aumento da temperatura da auga debido ao contacto co lume e o aumento da temperatura da auga debido ao traballo realizado polo axitador, Joule concluíu que a calor é a enerxía que se move dun obxecto de alta temperatura a un obxecto de baixa temperatura. A calor non é enerxía (a calor non é un certo tipo de enerxía, como a enerxía cinética, a enerxía potencial, a enerxía química, etc.). A calor é enerxía que se move debido ás diferenzas de temperatura. Entón, cando a calor flúe de obxectos de alta temperatura a obxectos de baixa temperatura, a enerxía móvese dos obxectos de alta temperatura a obxectos de baixa temperatura. A transferencia de enerxía detense despois de que os obxectos en contacto alcancen a mesma temperatura.
2. Unidade de calor e equivalente mecánico da calor
As unidades de calor son calorías (abreviadas como cal). As calorías son a cantidade de calor necesaria para elevar a temperatura de 1 gramo de auga en 1 °C.o (precisamente, de 14.5 oC a 15.5 oC). A cantidade de calor necesaria varía segundo as diferentes temperaturas da auga. Para a mesma cantidade de calor, un aumento de 1 C na temperatura da augao só ocorre entre temperaturas de 14.5 oC a 15.5 oC. As unidades de calor úsanse a miúdo, especialmente para indicar que o valor da enerxía dos alimentos son quilocalorías (kcal). 1 kcal = 1000 calorías. Outros nomes de 1 kcal = 1 caloría (letra K maiúscula). A unidade de calor para o sistema británico é o Btu (unidade térmica británica). 1 Btu = a cantidade de calor necesaria para elevar a temperatura de 1 libra (0.45 kg) de auga en 1 Fo (exactamente desde 63 oF a 64 oF).
A calor está relacionada coa enerxía, polo que precisamos coñecer a relación entre as unidades de calor e as unidades de enerxía. Baseándonos en experimentos realizados por Joule e outros científicos, sábese que un traballo de 4.186 Joule equivale a 1 caloría de calor.
1 caloría = 4.186 xullos
1 kcal = 1000 calorías = 4186 Joules
1 Btu = 778 pés (0.24 km). lb = 252 calorías = 1055 Joules
(1 caloría = 4.186 joules e 1 kcal = 4186, o equivalente mecánico da calor)
3. A ecuación da calor
Se os obxectos que teñen diferenzas de temperatura se tocan, de forma natural, a calor móvese dos obxectos de alta temperatura aos obxectos de baixa temperatura. A transferencia de calor detense despois de que ambos os obxectos estean en equilibrio térmico. A transferencia de calor provoca cambios na temperatura dos obxectos que se tocan. Baseándose nesta breve explicación, pódese concluír que a calor (Q) ten unha relación cun obxecto e cos cambios na temperatura (ΔT) do obxecto, a masa do obxecto (m) e o tipo de obxecto.
A relación entre a calor (Q) e a variación de temperatura (ΔT)
Canta máis calor, maior será o cambio de temperatura. Pódese concluír que a cantidade de calor (Q) é proporcional ao cambio de temperatura do obxecto.
Q α ΔT —– Comparación 1
A relación entre a calor (Q) e a masa dos obxectos (m)
A cantidade de calor (Q) é proporcional ao cambio de temperatura do obxecto. Canta máis auga, máis calor se necesita para aumentar a temperatura da auga.
Q α m —– Comparación 2
A relación entre a calor (Q) e o tipo de obxecto (c)
A calor necesaria para elevar a temperatura dun obxecto é proporcional ao tipo de obxecto.
Q α c —– Comparación 3
As tres comparacións anteriores combínanse nunha ecuación:
Q α mc ΔT
Q = mc⁻¹ ΔT
Esta é a ecuación da calor.
Descrición: Q = calor (Xulios), m = masa do obxecto (kg), c = calor específica (J / kg de C o ou K)
