Fyzika na strednej škole

Pochopenie systémov a prostredia

Systém je objekt alebo skupina objektov, ktoré sú študované. Ostatné objekty vo vesmíre sa nazývajú prostredie. Systém je zvyčajne oddelený od svojho prostredia „priečkou/obmedzovačom/separátorom“.

Napríklad, povedzme, že chceme skúmať vodu v termoske. Voda vo vnútri termosky tvorí systém, zatiaľ čo vzduch a iné objekty mimo termosky tvoria prostredie. Steny termosky, sklenené vo vnútri aj plastové zvonku, fungujú ako deliaca priečka. Jedným príkladom je termoska na vodu.

Čítaj viac

Pochopenie latentného tepla

Ak vložíte ortuťový teplomer do nádoby obsahujúcej zmes studenej vody a ľadu, zistíte, že po pohybe nadol je ortuťový povrch nehybný alebo sa už nepohybuje. Ortuťový povrch sa prestane pohybovať po dosiahnutí bodu topenia vody alebo bodu tuhnutia vody (0 ^° C). Ak je nádoba otvorená, teplo prúdi zo vzduchu s vyššou teplotou do zmesi ľadu a vody s nižšou teplotou. Dodatočné teplo zo vzduchu spôsobuje topenie ľadu. Mení sa teplota zmesi ľadu a vody, keď sa ľad topí? Mení sa teplota zmesi vody a ľadu, keď sa ľad topí.

Čítaj viac

Merná tepelná kapacita (c) je množstvo tepla (Q) potrebné na zvýšenie teploty (T) jednotky hmotnosti (m) objektu o jeden stupeň. Vzorec pre c je:

Medzinárodný systém jednotiek je J/kg K.

Merná tepelná kapacita objektu sa mení s teplotou. Ak zmena teploty nie je príliš veľká, hodnotu možno považovať za konštantnú. Nasledujú hodnoty c pre niekoľko objektov pri tlaku 1 atm a teplote 20 ^° C (získané experimentálne).

Čítaj viac

Ak sa objekty s rôznymi teplotami dostanú do kontaktu, teplo sa prirodzene presúva z objektu s vyššou teplotou na objekt s nižšou teplotou. Prenos tepla sa zastaví, keď tieto dva objekty dosiahnu tepelnú rovnováhu . Dá sa povedať, že prenos tepla spôsobuje zmenu teploty objektov, ktoré sú v kontakte. Na základe tohto stručného vysvetlenia sa dospelo k záveru, že teplo (Q) súvisí s objektom a zmenou teploty (delta T) tohto objektu. Každý objekt má hmotnosť (m) a typ objektu je tiež odlišný.

Čítaj viac

Jednotkou tepla je kalória (skrátene kal). Kalória je množstvo tepla potrebné na zvýšenie teploty 1 gramu vody o 1 °C ⁽ presne zo 14,5 ^° C na 15,5 ^° C). Množstvo potrebného tepla sa líši v závislosti od teploty vody . Pri rovnakom množstve tepla dochádza k zvýšeniu teploty vody o 1 ° ^C iba medzi 14,5 ^° C a 15,5 ^° C. Často používanou jednotkou tepla, najmä na vyjadrenie energetickej hodnoty potravín, je kilokalória (kcal). 1 kcal = 1000 kalórií. Iný názov pre 1 kcal = 1 kalória (veľké K). Jednotkou tepla pre britský systém je Btu (britská tepelná jednotka). 1 Btu = množstvo tepla potrebné na zvýšenie teploty 1 libry vody o 1 °F ⁽ presne z 63 ^° F na 64 ^° F).

Čítaj viac

Pochopenie vodných anomálií

Každý objekt sa rozpína ​​(objem sa zvyšuje), keď sa teplota objektu zvyšuje, a zmenšuje sa (objem sa znižuje), keď sa teplota objektu znižuje. Voda sa tiež rozpína, keď sa teplota zvyšuje, a zmenšuje sa, keď sa teplota znižuje, ale nie pri teplotách 0 ^° C – 4 ^° C. Medzi teplotami 0 ^° C a 4 ^° C sa objem vody znižuje (voda sa zmenšuje) so zvyšujúcou sa teplotou. Ak ohrievame vodu na teplotu 0 ^° C, čím je voda teplejšia, tým viac sa objem vody znižuje. Proces zmršťovania sa zastaví, keď voda dosiahne teplotu 4 ^° C. Nad 4 ^° C sa objem vody zvyšuje (voda sa rozpína) so zvyšujúcou sa teplotou. Naopak, voda sa rozpína ​​(objem vody sa zvyšuje), keď teplota klesá zo 4 ^° C na 0 ^° C. Táto zvláštnosť vody je známa ako anomália vody.

Čítaj viac

Ak si pozorne prezriete elektrické káble, všimnete si, že sú kvôli vôli zakrivené smerom nadol. Prečo sú elektrické káble zámerne uvoľnené, a nie len napnuté? Väčšina striech vo Flores a Lembata, Východné Nusa Tenggara, je vyrobená zo zinku (Zn). Cez deň alebo v noci vydávajú zinkové strechy hluk. Prečo vydáva zinok hluk? Ak žijete na ostrove Jáva, možno ste si všimli železničné koľaje. V miestach spojov koľajníc sú medzery. Akú funkciu majú tieto medzery v miestach spojov koľajníc? Existuje veľa vecí, o ktorých môžete premýšľať a na ktoré sa môžete pýtať v súvislosti s témou rozťahovania.

Čítaj viac

Ak kalibrujeme rôzne typy teplomerov, napríklad ortuťový teplomer a liehový teplomer, stupnice oboch teplomerov sú rovnaké iba pri 0 ^° C (alebo 32 ^° F) a 100 ^° C (alebo 212 ^° F). Ak použijeme oba teplomery na meranie teploty vzduchu, čísla zobrazené každým teplomerom nemusia byť nevyhnutne rovnaké. Môže sa stať, že ortuťový teplomer ukazuje 48 ^° C, zatiaľ čo liehový teplomer ukazuje 46 ^° C. Je to preto, že rýchlosť rozpínania ortuti a liehu je odlišná. Podobne je to aj s inými typmi teplomerov, ako sú bimetalické teplomery atď. Teplotná stupnica určená týmto spôsobom veľmi závisí od vlastností použitých materiálov.

Čítaj viac

Celziova a Fahrenheitova stupnica sú odlišné teplotné stupnice. Ak sa teplota objektu meria a vyjadruje v stupňoch Celzia a potom chceme vyjadriť teplotu objektu vo Fahrenheitoch, prevedieme ju zo stupňov Celzia na stupne Fahrenheita. V tejto časti sa naučíme, ako previesť alebo vykonať zmeny teploty.

Pri tlaku 1 atm je teplota ľadového bodu pre Celsiov teplomer = 0 ^oC, zatiaľ čo stupnica teplomeru Fahrenheita = 32 ^oF. Naopak, pri tlaku 1 atm je teplota bodu nasýtenia pre teplomer s Celziovou stupnicou = 100 ^oC, zatiaľ čo stupnica teplomeru Fahrenheita = 212 ^oF. Pozrite sa na obrázok nižšie!

Čítaj viac

Typy teplomerových stupníc

Aby sa teplomer mohol použiť na meranie teploty, musí byť definovaný na stupnici. Dve bežne používané stupnice teplomerov sú Celziova stupnica a Fahrenheitova stupnica. Najbežnejšie používanou teplotnou stupnicou v Indonézii je Celziova stupnica. Ďalším názvom pre Celziovu stupnicu je Celziova stupnica. Celzia = sto stupňov. Fahrenheitova stupnica sa často používa v Spojených štátoch alebo krajinách s chladnými zimami. Obzvlášť dôležitou teplotnou stupnicou vo vede je absolútna stupnica alebo Kelvinova stupnica. Kelvinova stupnica bude prediskutovaná neskôr.

Celziove a Fahrenheitove stupnice používajú ako pevné body body tuhnutia a varu vody. Bod tuhnutia látky je teplota, pri ktorej sú tuhá a kvapalná fáza v tepelnej rovnováhe . Naopak, bod varu látky je teplota, pri ktorej sú kvapalná a plynná fáza v tepelnej rovnováhe. Body tuhnutia a varu sa vždy menia s tlakom vzduchu, preto je potrebné najprv určiť tlak vzduchu. Zvyčajne používame štandardný tlak, ktorý je 1 atm (jedna atmosféra). Atmosféra je jednotka tlaku vzduchu.

Čítaj viac