Artikkel Definisjon av varme Mekanisk ekvivalent av varme Varmelikning
1. Definisjon av varme
Hvis gjenstander med temperaturforskjeller berører hverandre, vil det bli varmeoverføring fra gjenstander med høy temperatur til gjenstander med lav temperatur. Varmeoverføringen stopper etter at berøring av gjenstander når samme temperatur. Hvis vi for eksempel blander varmt vann med kaldt vann, beveger varme seg vanligvis fra varmt vann til kaldt vann. Når vi legger varmt jern i kaldt vann, beveger varme seg fra jern til vann. Varme vil slutte å strømme etter at jern og vann når samme temperatur. Når en sykepleier fester et termometer til kroppen din, beveger varme seg fra
Kroppen din går til termometeret. Varmeoverføringen stopper når kroppen og termometeret har nådd samme temperatur. Hvis termometeret som brukes er et kvikksølvtermometer, slutter kvikksølvoverflaten å bevege seg når kroppen og termometeret når samme temperatur. Tallet som vises på kvikksølvoverflaten er kroppstemperaturen din på det tidspunktet.
Naturligvis beveger varme seg automatisk fra gjenstander med høy temperatur til
Lavtemperaturobjekter. Varmeoverføring har en tendens til å utjevne temperaturen til objekter som berører hverandre. På 18-tallet mistenkte fysikere at varmestrøm var bevegelsen til en væske, en type væske som ikke var synlig (væske er et stoff som kan strømme. Væske inkluderer flytende og gassformige materialer. Vann (væske) inkluderer væske fordi den kan strømme. Luft inkluderer også væske fordi den kan strømme). Væsken kalles kaloriteori. Kaloriteorien brukes ikke lenger fordi eksistensen av disse kaloriene ikke kan bevises basert på resultatene av eksperimentet. På 19-tallet lærte en engelsk fysiker ved navn James Prescott Joule (1818-1889) hvordan man varmer opp vann i en beholder ved hjelp av et rørehjul.
Basert på resultatene fra eksperimentet, foretok Joule en sammenligning med oppvarmet vann ved hjelp av ild. Når en flamme og en beholder som inneholder vann er i kontakt, beveger varme seg fra ild (høy temperatur) til vann (lav temperatur). Etter å ha sammenlignet stigende vanntemperatur på grunn av kontakt med ild og stigende vanntemperatur på grunn av arbeidet utført av omrøreren, konkluderte Joule med at varme er energien som beveger seg fra et objekt med høy temperatur til et objekt med lav temperatur. Varme er ikke energi (varme er ikke en bestemt type energi, for eksempel kinetisk energi, potensiell energi, kjemisk energi, osv.). Varme er energi som beveger seg på grunn av temperaturforskjeller. Så når varme strømmer fra objekter med høy temperatur til objekter med lav temperatur, beveger energi seg fra objekter med høy temperatur til objekter med lav temperatur. Energioverføringen stopper etter at berøringsobjekter når samme temperatur.
2. Varmeenhet og den mekaniske ekvivalenten til varme
Varmeenheter er kalorier (forkortet til cal). Kalorier er mengden varme som trengs for å øke temperaturen på 1 gram vann med 1 C.o (nøyaktig fra 14.5 oC til 15.5 oC). Mengden varme som trengs varierer for ulike vanntemperaturer. For samme mengde varme kreves en økning i vanntemperaturen på 1 C.o forekommer bare mellom temperaturer på 14.5 oC til 15.5 oC. Varmeenheter brukes ofte, spesielt for å angi verdien av matenergi i kilokalorier (kcal). 1 kcal = 1000 kalorier. Andre navn fra 1 kcal = 1 kalori (stor K). Varmeenheten for det britiske systemet er Btu (britisk termisk enhet). 1 Btu = mengden varme som trengs for å øke temperaturen på 1 pund (0.45 kg) vann med 1 Fo (nøyaktig fra 63 oF til 64 oF).
Varme er relatert til energi, så vi må vite forholdet mellom varmeenheter og energienheter. Basert på eksperimenter utført av Joule og andre forskere, er det kjent at et arbeid på 4.186 Joule tilsvarer 1 kalori varme.
1 kalori = 4.186 joule
1 kcal = 1000 kalorier = 4186 joule
1 Btu = 778 fot (0.24 km). lb = 252 kalorier = 1055 joule
(1 kalori = 4.186 joule og 1 kcal = 4186 kalt den mekaniske ekvivalenten til varme)
3. Varmeligningen
Hvis objekter med temperaturforskjeller berører hverandre, vil varme naturlig nok bevege seg fra objekter med høy temperatur til objekter med lav temperatur. Varmeoverføringen stopper etter at begge objektene er i termisk likevekt. Varmeoverføringen forårsaker temperaturendringer på objekter som berører hverandre. Basert på denne korte forklaringen kan du konkludere med at varme (Q) har en sammenheng med et objekt og endringer i temperaturen (ΔT) på objektet, objektets masse (m) og objekttype.
Forholdet mellom varme (Q) og temperaturendring (ΔT)
Jo mer varme, desto større temperaturendring. Det kan konkluderes med at mengden varme (Q) er proporsjonal med temperaturendringen til objektet.
Q α ΔT —– Sammenligning 1
Forholdet mellom varme (Q) og massen til objekter (m)
Varmemengden (Q) er proporsjonal med temperaturendringen til objektet. Jo mer vann, desto mer varme trengs for å øke temperaturen på vannet.
Q α m —– Sammenligning 2
Forholdet mellom varme (Q) og type objekt (c)
Varmen som kreves for å heve temperaturen til et objekt er proporsjonal med objekttypen.
Qαc —– Sammenligning 3
De tre sammenligningene ovenfor settes sammen til en ligning:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
Dette er varmeligningen.
Beskrivelse: Q = varme (Joule), m = objektets masse (kg), c = spesifikk varme (J / kg C o eller K)
