Материал: Определение тепла, теплопроводности, теплоемкости
Вы когда-нибудь пробовали холодный чай, холодное молоко, холодный сироп и т.д.? Когда мы готовим холодный чай, мы обычно смешиваем горячую или теплую воду в стакане с кубиками льда. Горячая или теплая вода имеет более высокую температуру, а кубики льда — более низкую. После некоторого контакта смесь льда и горячего чая превращается в холодный чай (смесь льда и теплого чая достигает одинаковой температуры). Тот же процесс происходит, когда мы смешиваем горячую воду с холодной. После контакта горячая и холодная вода превращаются в теплую (смесь горячей и холодной воды достигает одинаковой температуры). Почему эти предметы могут достигать одинаковой температуры после контакта?
Определение тепла
Когда объекты с разной температурой соприкасаются друг с другом, происходит передача тепла, часто называемая просто теплом, от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой. Эта передача тепла прекращается, как только соприкасающиеся объекты достигают одинаковой температуры. Например, если мы смешаем горячую воду с холодной, тепло обычно передается от горячей воды к холодной. Когда мы помещаем горячий утюг в холодную воду, тепло передается от более горячего утюга к воде. Тепловой поток прекращается, как только утюг и вода достигают одинаковой температуры. Когда врач или медсестра прикрепляют термометр к вашему телу, тепло передается от вашего тела к термометру. Эта передача тепла прекращается, как только ваше тело и термометр достигают одинаковой температуры. Если используется ртутный термометр, то когда ваше тело и термометр достигают одинаковой температуры, поверхность ртути перестает двигаться. Число, показанное на поверхности ртути, — это температура вашего тела в этот момент.
Естественно, тепло передается от объектов с высокой температурой к объектам с низкой температурой. Теплопередача стремится выровнять температуры объектов, находящихся в контакте друг с другом. В XVIII веке физики предположили, что поток тепла обусловлен движением жидкости, невидимого типа жидкости (жидкости — это вещества, способные течь. К жидкостям относятся жидкости и газы. Вода (жидкость) является жидкостью, потому что она может течь. Воздух также является жидкостью, потому что он может течь). Эта жидкость получила название калорической . Теория калорической энергии больше не используется, поскольку на основе экспериментальных результатов существование этой калорической энергии не может быть доказано.
В XIX веке английский физик Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889) изучал, как нагревать воду в сосуде с помощью мешалки. На основе результатов своего эксперимента Джоуль сравнил процесс нагревания воды огнем. Когда пламя и сосуд с водой соприкасаются, тепло передается от огня (высокая температура) к воде (низкая температура). Сравнив повышение температуры воды при контакте с огнем и повышение температуры воды за счет работы мешалки, Джоуль пришел к выводу, что тепло — это энергия, которая передается от объекта с высокой температурой к объекту с низкой температурой. Тепло — это не энергия (тепло не является конкретным видом энергии, как кинетическая энергия, потенциальная энергия, химическая энергия и т. д.) . Тепло — это энергия , которая передается из-за разницы температур . Таким образом, когда тепло перетекает от объекта с высокой температурой к объекту с низкой температурой, энергия фактически передается от объекта с высокой температурой к объекту с низкой температурой. Передача энергии прекращается, как только соприкасающиеся объекты достигают одинаковой температуры или теплового равновесия.
Теплопроводность
Почему большинство кухонной утвари изготавливается из алюминия? Предположим, ваша левая рука держит утюг, правая — стакан, а затем утюг и стакан соприкасаются с огнём. Какая рука быстрее почувствует жар? Эти вопросы, и, возможно, другие, которые вы зададите, связаны с теплопроводностью объекта. Теплопроводность объекта — это способность объекта передавать тепло . Объекты с высокой теплопроводностью (k) являются хорошими проводниками тепла (хорошими теплопроводниками). И наоборот, объекты с низкой теплопроводностью являются плохими проводниками тепла (плохими теплопроводниками).
Теплоемкость
Теплоемкость (C) — это количество теплоты , необходимое для повышения температуры всего объекта на один градус. Формула для расчета теплоемкости:
C = mc
Информация: C = теплоемкость , m = масса объекта, c = удельная теплоемкость объекта.
