Член Дефиниција на топлина Механички еквивалент на топлина Равенка на топлина
1. Дефиниција на топлина
Ако предметите што имаат температурни разлики се допираат еден со друг, ќе има пренос на топлина од предметите со висока температура кон предметите со ниска температура. Преносот на топлина запира откако допирањето на предметите ќе достигне иста температура. На пример, ако измешаме топла вода со ладна вода, топлината обично се движи од топла вода кон ладна вода. Кога ставаме топло железо во ладна вода, топлината се движи од железо кон вода. Топлината ќе престане да тече откако железото и водата ќе ја достигнат истата температура. Кога медицинската сестра ќе прикачи термометар на вашето тело, топлината се движи од
Вашето тело оди до термометарот. Преносот на топлина запира откако вашето тело и термометарот ќе достигнат иста температура. Ако термометарот што се користи е живин термометар, кога вашето тело и термометарот ќе достигнат иста температура, површината на живата престанува да се движи. Бројката прикажана на површината на живата е температурата на вашето тело во тој момент.
Секако, топлината автоматски се движи од објекти со висока температура кон
предмети со ниска температура. Преносот на топлина има тенденција да ја изедначи температурата на предметите што се допираат едни со други. Во 18 век, физичарите се сомневале дека протокот на топлина е движење на флуид, вид на флуид што не е видлив (флуид е супстанца што може да тече. Флуидот вклучува течни и гасовити материјали. Водата (течноста) вклучува флуид бидејќи може да тече. Воздухот исто така вклучува флуид бидејќи може да тече). Течноста се нарекува калорична. Теоријата на калории повеќе не се користи бидејќи врз основа на резултатите од експериментот, постоењето на овие калории не може да се докаже. Во 19 век, англискиот физичар по име Џејмс Прескот Џул (1818-1889) научил како да загрева вода во сад со помош на тркало за мешање.
Врз основа на резултатите од експериментот, Џул направил споредба со загреана вода користејќи оган. Кога пламенот и садот што содржи вода се во контакт, топлината се движи од оган (висока температура) кон вода (ниска температура). Откако направил споредби помеѓу зголемувањето на температурата на водата поради контакт со оган и зголемувањето на температурата на водата поради работата што ја извршува мешалката, Џул заклучил дека топлината е енергијата што се движи од објект со висока температура кон објект со ниска температура. Топлината не е енергија (топлината не е одреден вид енергија, како што се кинетичка енергија, потенцијална енергија, хемиска енергија итн.). Топлината е енергија што се движи поради температурни разлики. Значи, кога топлината тече од објекти со висока температура кон објекти со ниска температура, енергијата се движи од објекти со висока температура кон објекти со ниска температура. Преносот на енергија запира откако допирањето на објектите ќе ја достигне истата температура.
2. Единица за топлина и механички еквивалент на топлина
Единиците за топлина се калории (скратено како cal). Калориите се количината на топлина потребна за да се зголеми температурата на 1 грам вода за 1 C.o (точно, од 14.5 oC до 15.5 oC). Потребната количина на топлина варира за различни температури на водата. За иста количина на топлина, зголемување на температурата на водата од 1 Co се јавува само помеѓу температури од 14.5 oC до 15.5 oC. Често се користат топлински единици, особено за да се означи вредноста на енергијата на храната, што се килокалории (kcal). 1 kcal = 1000 калории. Други имиња од 1 kcal = 1 Calorie (голема буква K). Единицата за греење за британскиот систем е Btu (британска топлинска единица). 1 Btu = количината на топлина потребна за да се зголеми температурата на 1 фунта (0.45 кг) вода за 1 Fo (точно од 63 oF до 64 oF).
Топлината е поврзана со енергијата, па затоа треба да ја знаеме врската помеѓу топлинските и енергетските единици. Врз основа на експериментите спроведени од Џул и други научници, познато е дека работа од 4.186 Џули е еквивалентна на 1 калорија топлина.
1 калорија = 4.186 џули
1 kcal = 1000 калории = 4186 џули
1 Btu = 778 стапки (0.24 км). lb = 252 калории = 1055 џули
(1 калорија = 4.186 Џули и 1 kcal = 4186 наречен механички еквивалент на топлина)
3. Равенката на топлината
Ако предметите што имаат температурни разлики се допираат еден со друг, природно е дека топлината се движи од предмети со висока температура кон предмети со ниска температура. Преносот на топлина запира откако двата предмети ќе бидат во топлинска рамнотежа. Преносот на топлина предизвикува промени во температурата на предметите што се допираат еден со друг. Врз основа на ова кратко објаснување, може да се заклучи дека топлината (Q) има врска со предметот и промените во температурата (ΔT) на предметот, масата на предметот (m) и видот на предметот.
Односот помеѓу топлината (Q) и промената на температурата (ΔT)
Колку повеќе топлина, толку е поголема промената на температурата. Може да се заклучи дека количината на топлина (Q) е пропорционална на промената на температурата на објектот.
Q α ΔT —– Споредба 1
Односот помеѓу топлината (Q) и масата на предметите (m)
Количината на топлина (Q) е пропорционална на промената на температурата на предметот. Колку повеќе вода, толку повеќе топлина е потребна за да се зголеми температурата на водата.
Q α m —– Споредба 2
Односот помеѓу топлината (Q) и видот на објектот (c)
Топлината потребна за да се покачи температурата на еден предмет е пропорционална на видот на предметот.
Q α c —– Споредба 3
Трите споредби погоре се споени во равенка:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
Ова е равенката на топлината.
Опис: Q = топлина (Џул), m = маса на предметот (кг), c = специфична топлина (J / кг C o или K)
