Takrif haba Setara mekanikal haba Persamaan haba

Artikel Takrif haba Setara mekanikal haba Persamaan haba

1. Definisi haba

Jika objek yang mempunyai perbezaan suhu bersentuhan antara satu sama lain, akan berlaku pemindahan haba dari objek bersuhu tinggi ke objek bersuhu rendah. Pemindahan haba berhenti selepas objek yang disentuh mencapai suhu yang sama. Contohnya, jika kita mencampurkan air panas dengan air sejuk, haba biasanya bergerak dari air panas ke air sejuk. Apabila kita memasukkan seterika panas ke dalam air sejuk, haba bergerak dari besi ke air. Haba akan berhenti mengalir selepas seterika dan air mencapai suhu yang sama. Apabila jururawat melekatkan termometer pada badan anda, haba bergerak dari

Badan anda menuju ke termometer. Pemindahan haba berhenti sebaik sahaja badan dan termometer anda mencapai suhu yang sama. Jika termometer yang digunakan ialah termometer merkuri, apabila badan dan termometer anda mencapai suhu yang sama, permukaan merkuri berhenti bergerak. Nombor yang ditunjukkan pada permukaan merkuri ialah suhu badan anda pada masa itu.

Secara semula jadi, haba bergerak secara automatik dari objek bersuhu tinggi ke

objek suhu rendah. Pemindahan haba cenderung untuk menyamakan suhu objek yang bersentuhan antara satu sama lain. Pada abad ke-18, ahli fizik mengesyaki bahawa aliran haba adalah pergerakan bendalir, sejenis bendalir yang tidak kelihatan (bendalir adalah bahan yang boleh mengalir. Bendalir termasuk bahan cecair dan gas. Air (cecair) termasuk bendalir kerana ia boleh mengalir. Udara juga termasuk bendalir kerana ia boleh mengalir). Bendalir tersebut dipanggil kalori. Teori kalori tidak lagi digunakan kerana berdasarkan keputusan eksperimen, kewujudan kalori ini tidak dapat dibuktikan. Pada abad ke-19, seorang ahli fizik Inggeris bernama James Prescott Joule (1818-1889) mempelajari cara memanaskan air dalam bekas menggunakan roda pengacau.

Berdasarkan keputusan eksperimen, Joule membuat perbandingan dengan air yang dipanaskan menggunakan api. Apabila api dan bekas yang mengandungi air bersentuhan, haba bergerak dari api (suhu tinggi) ke air (suhu rendah). Selepas membuat perbandingan antara peningkatan suhu air akibat sentuhan dengan api dan peningkatan suhu air akibat kerja yang dilakukan oleh pengacau, Joule menyimpulkan bahawa haba ialah tenaga yang bergerak dari objek bersuhu tinggi ke objek bersuhu rendah. Haba bukanlah tenaga (haba bukanlah jenis tenaga tertentu, seperti tenaga kinetik, tenaga keupayaan, tenaga kimia, dll.). Haba ialah tenaga yang bergerak disebabkan oleh perbezaan suhu. Jadi, apabila haba mengalir dari objek bersuhu tinggi ke objek bersuhu rendah, tenaga bergerak dari objek bersuhu tinggi ke objek bersuhu rendah. Pemindahan tenaga berhenti selepas menyentuh objek mencapai suhu yang sama.

2. Unit haba dan setara mekanikal haba

Unit haba ialah kalori (disingkatkan sebagai kal). Kalori ialah jumlah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebanyak 1 C.^o (tepatnya, dari 14.5 ^oC ke 15.5 ^oC). Jumlah haba yang diperlukan berbeza untuk suhu air yang berbeza. Untuk jumlah haba yang sama, peningkatan suhu air sebanyak 1 C^o hanya berlaku antara suhu 14.5 ^oC ke 15.5 ^oC. Unit haba sering digunakan, terutamanya untuk menyatakan nilai tenaga makanan ialah kilokalori (kkal). 1 kkal = 1000 kalori. Nama lain daripada 1 kkal = 1 Kalori (huruf K besar). Unit pemanasan untuk sistem British ialah Btu (unit haba British). 1 Btu = jumlah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 paun (0.45 kg) air sebanyak 1 Fo (Tepat daripada 63 ^oF hingga 64 ^oF).

Haba berkaitan dengan tenaga, jadi kita perlu mengetahui hubungan antara unit haba dan unit tenaga. Berdasarkan eksperimen yang dijalankan oleh Joule dan saintis lain, diketahui bahawa kerja 4.186 Joule bersamaan dengan 1 kalori haba.

1 kalori = 4.186 Joule

1 kkal = 1000 kalori = 4186 Joule

1 Btu = 778 kaki (0.24 km). lb = 252 kalori = 1055 Joule

(1 kalori = 4.186 Joule dan 1 kcal = 4186 dipanggil setara mekanikal bagi haba)

3. Persamaan haba

Jika objek yang mempunyai perbezaan suhu bersentuhan antara satu sama lain, secara semula jadinya, haba bergerak dari objek bersuhu tinggi ke objek bersuhu rendah. Pemindahan haba berhenti selepas kedua-dua objek berada dalam keseimbangan terma. Pemindahan haba menyebabkan perubahan suhu objek yang bersentuhan antara satu sama lain. Berdasarkan penjelasan ringkas ini, anda boleh membuat kesimpulan bahawa haba (Q) mempunyai hubungan dengan objek dan perubahan suhu (ΔT) objek, jisim objek (m) dan jenis objek.

Hubungan antara haba (Q) dan perubahan suhu (ΔT)

Lebih banyak haba, lebih besar perubahan suhu. Dapat disimpulkan bahawa jumlah haba (Q) adalah berkadar terus dengan perubahan suhu objek.

Q α ΔT —– Perbandingan 1

Hubungan antara haba (Q) dan jisim objek (m)

Jumlah haba (Q) adalah berkadar terus dengan perubahan suhu objek. Lebih banyak air, lebih banyak haba diperlukan untuk meningkatkan suhu air.

Q α m —– Perbandingan 2

Hubungan antara haba (Q) dan jenis objek (c)

Haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu sesuatu objek adalah berkadar terus dengan jenis objek tersebut.

Q α c —– Perbandingan 3

Tiga perbandingan di atas digabungkan menjadi satu persamaan:

Qα mcΔT

Q = mc ΔT

Ini adalah persamaan haba.

Penerangan: Q = haba (Joule), m = jisim objek (kg), c = haba tentu (J / kg C^o atau K)