Artiklu Definizzjoni tas-sħana Ekwivalenti mekkaniku tas-sħana Ekwazzjoni tas-sħana
1. Definizzjoni tas-sħana
Jekk oġġetti li għandhom differenzi fit-temperatura jmissu lil xulxin, ikun hemm trasferiment tas-sħana minn oġġetti b'temperatura għolja għal oġġetti b'temperatura baxxa. It-trasferiment tas-sħana jieqaf wara li l-oġġetti li jmissu jilħqu l-istess temperatura. Pereżempju, jekk inħalltu ilma sħun ma' ilma kiesaħ, is-sħana ġeneralment tiċċaqlaq mill-ilma sħun għall-ilma kiesaħ. Meta npoġġu ħadid sħun f'ilma kiesaħ, is-sħana tiċċaqlaq mill-ħadid għall-ilma. Is-sħana tieqaf tiċċirkola wara li l-ħadid u l-ilma jilħqu l-istess temperatura. Meta infermiera twaħħal termometru ma' ġismek, is-sħana tiċċaqlaq minn...
Ġismek imur lejn it-termometru. It-trasferiment tas-sħana jieqaf ladarba ġismek u t-termometru jkunu laħqu l-istess temperatura. Jekk it-termometru użat huwa termometru tal-merkurju, meta ġismek u t-termometru jilħqu l-istess temperatura, il-wiċċ tal-merkurju jieqaf jiċċaqlaq. In-numru muri fuq il-wiċċ tal-merkurju huwa t-temperatura ta' ġismek f'dak il-ħin.
Naturalment, is-sħana tiċċaqlaq awtomatikament minn oġġetti b'temperatura għolja għal
Oġġetti b'temperatura baxxa. It-trasferiment tas-sħana għandu t-tendenza li jġib indaqs it-temperatura ta' oġġetti li jmissu ma' xulxin. Fis-seklu 18, il-fiżiċi ssuspettaw li l-fluss tas-sħana kien il-moviment ta' fluwidu, tip ta' fluwidu li ma kienx viżibbli (fluwidu huwa sustanza li tista' tiċċirkola. Fluwidu jinkludi materjali likwidi u gassużi. L-ilma (likwidu) jinkludi fluwidu għax jista' jiċċirkola. L-arja tinkludi wkoll fluwidu għax tista' tiċċirkola). Il-fluwidu jissejjaħ kaloriku. It-teorija tal-kaloriji ma tibqax tintuża għax abbażi tar-riżultati tal-esperiment, l-eżistenza ta' dawn il-kaloriji ma tistax tiġi ppruvata. Fis-seklu 19, fiżiku Ingliż jismu James Prescott Joule (1818-1889) tgħallem kif isaħħan l-ilma f'kontenitur billi juża rota tat-taħwid.
Abbażi tar-riżultati tal-esperiment, Joule għamel paragun ma' ilma msaħħan bl-użu tan-nar. Meta fjamma u kontenitur li fih l-ilma jkunu f'kuntatt, is-sħana tiċċaqlaq min-nar (temperatura għolja) għall-ilma (temperatura baxxa). Wara li għamel paraguni bejn iż-żieda fit-temperatura tal-ilma minħabba l-kuntatt man-nar u ż-żieda fit-temperatura tal-ilma minħabba x-xogħol li jsir mill-ħawwad, Joule konkluda li s-sħana hija l-enerġija li tiċċaqlaq minn oġġett b'temperatura għolja għal oġġett b'temperatura baxxa. Is-sħana mhijiex enerġija (is-sħana mhijiex ċertu tip ta' enerġija, bħall-enerġija kinetika, l-enerġija potenzjali, l-enerġija kimika, eċċ.). Is-sħana hija enerġija li tiċċaqlaq minħabba d-differenzi fit-temperatura. Għalhekk, meta s-sħana tiċċirkola minn oġġetti b'temperatura għolja għal oġġetti b'temperatura baxxa, l-enerġija tiċċaqlaq minn oġġetti b'temperatura għolja għal oġġetti b'temperatura baxxa. It-trasferiment tal-enerġija jieqaf wara li l-oġġetti jmissu jilħqu l-istess temperatura.
2. Unità tas-sħana u l-ekwivalenti mekkaniku tas-sħana
L-unitajiet tas-sħana huma kaloriji (imqassra bħala kal). Il-kaloriji huma l-ammont ta’ sħana meħtieġ biex tgħolli t-temperatura ta’ gramma waħda ta’ ilma b’1°C.o (eżatt, minn 14.5 oC sa 15.5 oC). L-ammont ta’ sħana meħtieġ ivarja għal temperaturi differenti tal-ilma. Għall-istess ammont ta’ sħana, żieda fit-temperatura tal-ilma ta’ 1 Co iseħħ biss bejn temperaturi ta' 14.5 oC sa 15.5 oC. L-unitajiet tas-sħana spiss jintużaw, speċjalment biex jiddikjaraw il-valur tal-enerġija tal-ikel f'kilokaloriji (kcal). 1 kcal = 1000 kalorija. Ismijiet oħra minn 1 kcal = 1 Kalorija (ittra K kbira). L-unità tat-tisħin għas-sistema Brittanika hija Btu (unità termali Brittanika). 1 Btu = l-ammont ta' sħana meħtieġ biex tgħolli t-temperatura ta' libbra waħda (0.45 kg) ta' ilma b'1 Fo (Eżattament minn 63 oF sa 64 oF).
Is-sħana hija relatata mal-enerġija, għalhekk irridu nkunu nafu r-relazzjoni bejn l-unitajiet tas-sħana u l-unitajiet tal-enerġija. Abbażi ta' esperimenti mwettqa minn Joule u xjentisti oħra, huwa magħruf li xogħol ta' 4.186 Joule huwa ekwivalenti għal kalorija waħda ta' sħana.
1 kalorija = 4.186 Joule
1 kcal = 1000 kalorija = 4186 Joules
1 Btu = 778 pied (0.24 km). lb = 252 kalorija = 1055 Joules
(1 kalorija = 4.186 Joule u 1 kcal = 4186 imsejħa l-ekwivalenti mekkaniku tas-sħana)
3. L-ekwazzjoni tas-sħana
Jekk oġġetti li għandhom differenzi fit-temperatura jmissu lil xulxin, naturalment, is-sħana tiċċaqlaq minn oġġetti b'temperatura għolja għal oġġetti b'temperatura baxxa. It-trasferiment tas-sħana jieqaf wara li ż-żewġ oġġetti jkunu f'ekwilibriju termali. It-trasferiment tas-sħana jikkawża bidliet fit-temperatura tal-oġġetti li jmissu lil xulxin. Abbażi ta' din l-ispjegazzjoni qasira, tista' tikkonkludi li s-sħana (Q) għandha relazzjoni ma' oġġett u bidliet fit-temperatura (ΔT) tal-oġġett, il-massa tal-oġġett (m) u t-tip ta' oġġett.
Ir-relazzjoni bejn is-sħana (Q) u l-bidla fit-temperatura (ΔT)
Iktar ma jkun hemm sħana, iktar ikun hemm bidla fit-temperatura. Jista' jiġi konkluż li l-ammont ta' sħana (Q) huwa proporzjonali għall-bidla fit-temperatura tal-oġġett.
Q α ΔT —– Paragun 1
Ir-relazzjoni bejn is-sħana (Q) u l-massa tal-oġġetti (m)
L-ammont ta’ sħana (Q) huwa proporzjonali għall-bidla fit-temperatura tal-oġġett. Iktar ma jkun hemm ilma, iktar ikun hemm bżonn ta’ sħana biex tiżdied it-temperatura tal-ilma.
Q α m —– Paragun 2
Ir-relazzjoni bejn is-sħana (Q) u t-tip ta' oġġett (c)
Is-sħana meħtieġa biex tgħolli t-temperatura ta' oġġett hija proporzjonali mat-tip ta' oġġett.
Q α c —– Paragun 3
It-tliet paraguni ta’ hawn fuq jitqiegħdu flimkien f’ekwazzjoni:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
Din hija l-ekwazzjoni tas-sħana.
Deskrizzjoni: Q = sħana (Joule), m = massa tal-oġġett (kg), c = sħana speċifika (J / kg C o jew K)
