Fizică de liceu

Înțelegerea sistemelor și a mediului

Un sistem este un obiect sau un grup de obiecte studiate. Alte obiecte din univers sunt numite mediu. De obicei, un sistem este separat de mediul său printr-o „partiție/limitator/separator”.

De exemplu, să presupunem că vrem să investigăm apa dintr-un termos. Apa din interiorul termosului constituie sistemul, în timp ce aerul și alte obiecte din afara termosului constituie mediul înconjurător. Pereții termosului, atât sticla din interior, cât și plasticul din exterior, acționează ca un separator. Un termos cu apă este un exemplu.

Află mai multe

Înțelegerea căldurii latente

Dacă introduceți un termometru cu mercur într-un recipient care conține un amestec de apă rece și gheață, veți observa că, după ce coboară, suprafața cu mercur rămâne nemișcată sau nu se mai mișcă. Suprafața cu mercur se oprește din mișcare după ce atinge punctul de topire al apei sau punctul de îngheț al apei (0 ^° C). Dacă recipientul este deschis, căldura trece de la aerul aflat la o temperatură mai ridicată la amestecul de gheață și apă aflat la o temperatură mai scăzută. Căldura suplimentară din aer face ca gheața să se topească. Pe măsură ce gheața se topește, se modifică temperatura amestecului de gheață și apă? Pe măsură ce gheața se topește, temperatura amestecului de apă și gheață nu se modifică.

Află mai multe

Căldura specifică (c) este cantitatea de căldură (Q) necesară pentru a crește temperatura (T) a unei unități de masă (m) a unui obiect cu un grad. Formula pentru c este:

Sistemul Internațional de Unități este J/kg K.

Căldura specifică a unui obiect se modifică odată cu temperatura. Dacă variația temperaturii nu este prea mare, valoarea poate fi considerată constantă. Următoarele sunt valorile lui c pentru mai multe obiecte la o presiune de 1 atm și o temperatură de 20 ^° C (obținute experimental).

Află mai multe

Dacă obiecte cu temperaturi diferite intră în contact unul cu celălalt, căldura se deplasează în mod natural de la obiectul cu temperatura mai mare la obiectul cu temperatura mai mică. Transferul de căldură se oprește odată ce cele două obiecte ating echilibrul termic . Se poate spune că transferul de căldură provoacă o modificare a temperaturii obiectelor aflate în contact. Pe baza acestei scurte explicații, se concluzionează căldura (Q) este legată de un obiect și de modificarea temperaturii (delta T) a acelui obiect. Fiecare obiect are o masă (m), iar tipul de obiect este, de asemenea, diferit.

Află mai multe

Unitatea de măsură a căldurii este caloria (prescurtat kal). O calorie este cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura a 1 gram de apă cu 1 °C ⁽ exact de la 14,5 ^° C la 15,5 ^° C). Cantitatea de căldură necesară variază în funcție de temperatura apei . Pentru aceeași cantitate de căldură, o creștere cu 1 ° ^C a temperaturii apei are loc doar între 14,5 ^° C și 15,5 ^° C. Unitatea de măsură a căldurii adesea folosită, în special pentru a exprima valoarea energetică a alimentelor, este kilocaloria (kcal). 1 kcal = 1000 calorii. O altă denumire pentru 1 kcal = 1 calorie (K majusculă). Unitatea de măsură a căldurii pentru sistemul britanic este Btu (unitatea termică britanică). 1 Btu = cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura a 1 livră de apă cu 1 °F ⁽ exact de la 63 ^° F la 64 ^° F).

Află mai multe

Înțelegerea anomaliilor apei

Fiecare obiect se dilată (volumul crește) atunci când temperatura obiectului crește și se micșorează (volumul scade) atunci când temperatura obiectului scade. Apa se dilată, de asemenea, atunci când temperatura crește și se micșorează atunci când temperatura scade, dar nu la temperaturi de 0 ^° C – 4 ^° C. Între temperaturile de 0 ^° C și 4 ^° C, volumul apei scade (apa se micșorează) pe măsură ce temperatura crește. Dacă încălzim apa la o temperatură de 0 ^° C, cu cât apa este mai fierbinte, cu atât volumul apei scade mai mult. Procesul de contracție se oprește atunci când apa atinge o temperatură de 4 ^° C. Peste 4 ^° C, volumul apei crește (apa se dilată) pe măsură ce temperatura crește. Invers, apa se dilată (volumul apei crește) atunci când temperatura scade de la 4 ^° C la 0 ^° C. Această stranietate a apei este cunoscută sub numele de anomalia apei.

Află mai multe

Dacă observați cu atenție cablurile electrice, veți observa că acestea sunt curbate în jos din cauza jocului. De ce sunt cablurile electrice slăbite în mod deliberat, mai degrabă decât pur și simplu tensionate? Majoritatea acoperișurilor din Flores și Lembata, Nusa Tenggara de Est, sunt fabricate din zinc (Zn). În timpul zilei sau al nopții, acoperișurile din zinc fac zgomot. De ce face zincul zgomot? Dacă locuiți pe insula Java, este posibil să fi observat șine de cale ferată. Există goluri la îmbinările șinelor. Care este funcția acestor goluri la îmbinările șinelor? Există multe lucruri la care vă puteți gândi și despre care vă puteți întreba legate de subiectul dilatării.

Află mai multe

Dacă calibrăm diferite tipuri de termometre, de exemplu un termometru cu mercur și un termometru cu alcool, scările ambelor termometre sunt aceleași doar la 0 ^° C (sau 32 ^° F) și 100 ^° C (sau 212 ^° F). Dacă folosim ambele termometre pentru a măsura temperatura aerului, numerele afișate de fiecare termometru nu vor fi neapărat aceleași. Este posibil ca termometrul cu mercur să indice 48 ^° C, în timp ce termometrul cu alcool să indice 46 ^° C. Acest lucru se datorează faptului că rata de dilatare a mercurului și a alcoolului este diferită. La fel este și în cazul altor tipuri de termometre, cum ar fi termometrele bimetalice etc. Scara de temperatură determinată în acest mod depinde foarte mult de proprietățile materialelor utilizate.

Află mai multe

Scalele Celsius și Fahrenheit sunt scale de temperatură diferite. Dacă temperatura unui obiect este măsurată și exprimată în grade Celsius și apoi dorim să exprimăm temperatura obiectului în Fahrenheit, convertim din Celsius în Fahrenheit. În această secțiune, vom învăța cum să convertim sau să efectuăm modificări de temperatură.

La o presiune de 1 atm, temperatura punctului de gheață pentru un termometru Celsius = 0 ^oC, în timp ce scara termometrului Fahrenheit = 32 ^oF. Invers, la o presiune de 1 atm, temperatura punctului de vapori pentru un termometru pe scara Celsius = 100 ^oC, în timp ce scara termometrului Fahrenheit = 212 ^oF. Observați imaginea de mai jos!

Află mai multe

Tipuri de scale pentru termometre

Pentru ca un termometru să fie utilizat pentru măsurarea temperaturii, acesta trebuie să fie definit pe o scală. Două scale de termometru utilizate în mod obișnuit sunt scara Celsius și scara Fahrenheit. Cea mai frecvent utilizată scară de temperatură în Indonezia este scara Celsius. O altă denumire pentru scara Celsius este scara Celsius. Celsius = o sută de trepte. Scara Fahrenheit este adesea utilizată în Statele Unite sau în țările cu ierni reci. O scară de temperatură deosebit de importantă în știință este scara absolută, sau scara Kelvin. Scara Kelvin va fi discutată mai târziu.

Scarele Celsius și Fahrenheit utilizează punctele de îngheț și de fierbere ale apei ca puncte fixe. Punctul de îngheț al unei substanțe este temperatura la care fazele solidă și lichidă sunt în echilibru termic . Invers, punctul de fierbere al unei substanțe este temperatura la care fazele lichidă și gazoasă sunt în echilibru termic. Punctele de îngheț și de fierbere se schimbă întotdeauna odată cu presiunea aerului, așa că presiunea aerului trebuie determinată mai întâi. De obicei, folosim presiunea standard, care este de 1 atm (o atmosferă). O atmosferă este o unitate de măsură a presiunii aerului.

Află mai multe