Cikk A hő fogalma A hő mechanikai egyenértéke A hő egyenlete
1. A hő fogalma
Ha a hőmérséklet-különbséggel rendelkező tárgyak érintkeznek egymással, hőátadás történik a magas hőmérsékletű tárgyakról az alacsony hőmérsékletű tárgyakra. A hőátadás megszűnik, miután az érintkező tárgyak elérik az azonos hőmérsékletet. Például, ha forró vizet hideg vízzel keverünk össze, a hő általában a forró vízből a hideg vízbe áramlik. Amikor forró vasat teszünk hideg vízbe, a hő a vasból a vízbe áramlik. A hőáramlás megszűnik, miután a vas és a víz eléri az azonos hőmérsékletet. Amikor egy ápolónő hőmérőt helyez a testünkre, a hő átkerül...
A tested a hőmérőhöz kerül. A hőátadás megszűnik, amint a tested és a hőmérő elérte az azonos hőmérsékletet. Ha higanyos hőmérőt használsz, akkor a higany felülete megáll, amikor a tested és a hőmérő eléri az azonos hőmérsékletet. A higany felületén látható szám a tested hőmérséklete abban a pillanatban.
Természetesen a hő automatikusan átjut a magas hőmérsékletű tárgyakról a
Alacsony hőmérsékletű tárgyak. A hőátadás általában kiegyenlíti az egymással érintkező tárgyak hőmérsékletét. A 18. században a fizikusok azt gyanították, hogy a hőáramlás egy folyadék mozgása, egy olyan folyadéktípusé, amely nem látható (a folyadék egy olyan anyag, amely áramolhat. A folyadék magában foglalja a folyékony és gáznemű anyagokat. A víz (folyadék) magában foglalja a folyadékot, mert áramolhat. A levegő is magában foglalja a folyadékot, mert áramolhat). A folyadékot kalorikusnak nevezik. A kalóriaelméletet ma már nem használják, mert a kísérlet eredményei alapján ennek a kalóriának a létezése nem bizonyítható. A 19. században egy James Prescott Joule (1818-1889) nevű angol fizikus megtanulta, hogyan kell vizet melegíteni egy tartályban egy keverőkerék segítségével.
A kísérlet eredményei alapján Joule összehasonlítást végzett a forró víz és a tűz közötti különbséggel. Amikor egy láng és egy vizet tartalmazó edény érintkezik, a hő a tűzből (magas hőmérséklet) a vízbe (alacsony hőmérséklet) kerül át. Miután összehasonlította a tűzzel való érintkezés miatti vízhőmérséklet-emelkedést a keverő által végzett munka miatti vízhőmérséklet-emelkedéssel, Joule arra a következtetésre jutott, hogy a hő az az energia, amely egy magas hőmérsékletű tárgyról egy alacsony hőmérsékletű tárgyra áramlik. A hő nem energia (a hő nem egy bizonyos típusú energia, például mozgási energia, helyzeti energia, kémiai energia stb.). A hő az az energia, amely a hőmérsékletkülönbségek miatt mozog. Tehát, amikor a hő magas hőmérsékletű tárgyakról alacsony hőmérsékletű tárgyakra áramlik, az energia a magas hőmérsékletű tárgyakról az alacsony hőmérsékletű tárgyakra áramlik. Az energiaátadás leáll, miután az érintkező tárgyak elérik ugyanazt a hőmérsékletet.
2. A hő mértékegysége és a hő mechanikai megfelelője
A hőegység a kalória (rövidítve kcal). A kalória az a hőmennyiség, amely 1 gramm víz hőmérsékletének 1 C-kal történő emeléséhez szükséges.o (pontosan 14.5-től) oC-tól 15.5-ig oC). A szükséges hőmennyiség a különböző vízhőmérsékleteknél változik. Ugyanannyi hőhöz 1 C-os vízhőmérséklet-emelkedés szükségeso csak 14.5 fokos hőmérséklet között fordul elő. oC-tól 15.5-ig oC. A hőegységeket gyakran használják, különösen az élelmiszerek energiaértékének kilokalóriában (kcal) való megadására. 1 kcal = 1000 kalória. Az 1 kcal = 1 kalória (nagy K betű) más elnevezései. A brit rendszer fűtési egysége a Btu (brit hőegység). 1 Btu = az a hőmennyiség, amely 1 font (0.45 kg) víz hőmérsékletének 1 Fo-val történő emeléséhez szükséges (pontosan 63-ból). oF-től 64-ig oF).
A hő az energiával van összefüggésben, ezért ismernünk kell a hő- és az energiaegységek közötti kapcsolatot. Joule és más tudósok által végzett kísérletek alapján ismert, hogy 4.186 joule-os munka 1 kalória hőnek felel meg.
1 kalória = 4.186 joule
1 kcal = 1000 kalória = 4186 joule
1 Btu = 778 láb (0.24 km). lb = 252 kalória = 1055 joule
(1 kalória = 4.186 joule és 1 kcal = 4186, ezt nevezzük a hő mechanikai egyenértékének)
3. A hő egyenlete
Ha a hőmérséklet-különbséggel rendelkező tárgyak érintkeznek egymással, a hő természetesen a magas hőmérsékletű tárgyakról az alacsonyabb hőmérsékletű tárgyakra áramlik. A hőátadás megszűnik, miután mindkét tárgy termikus egyensúlyba kerül. A hőátadás hőmérséklet-változást okoz az egymással érintkező tárgyakban. Ezen rövid magyarázat alapján arra a következtetésre juthatunk, hogy a hő (Q) kapcsolatban áll egy tárggyal, valamint a tárgy hőmérsékletének (ΔT), a tárgy tömegének (m) és a tárgy típusának változásával.
A hő (Q) és a hőmérsékletváltozás (ΔT) közötti kapcsolat
Minél több hő, annál nagyobb a hőmérsékletváltozás. Megállapítható, hogy a hőmennyiség (Q) arányos a tárgy hőmérsékletének változásával.
Q α ΔT —– 1. összehasonlítás
A hő (Q) és a tárgyak tömege (m) közötti kapcsolat
A hőmennyiség (Q) arányos a tárgy hőmérsékletének változásával. Minél több víz van, annál több hőre van szükség a víz hőmérsékletének növeléséhez.
Q α m —– 2. összehasonlítás
A hő (Q) és a tárgy típusa (c) közötti kapcsolat
Egy tárgy hőmérsékletének emeléséhez szükséges hőmennyiség arányos a tárgy típusával.
Q α c —– 3. összehasonlítás
A fenti három összehasonlítást egy egyenletbe foglalhatjuk össze:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
Ez a hő egyenlete.
Leírás: Q = hő (Joule), m = a tárgy tömege (kg), c = fajhő (J / kg C0 vagy K)
