Materiál: Definícia tepla, tepelnej vodivosti, tepelnej kapacity
Už ste niekedy pili ľadový čaj, ľadové mlieko, ľadový sirup atď.? Nuž, pri príprave ľadového čaju zvyčajne zmiešame horúcu alebo teplú vodu v pohári s kockami ľadu. Horúca voda alebo teplá voda má vyššiu teplotu, zatiaľ čo kocky ľadu majú nižšiu teplotu. Po chvíli dotyku sa zmes kociek ľadu a horúceho čaju zmení na ľadový čaj (zmes kociek ľadu a teplého čaju dosiahne rovnakú teplotu). Rovnaký proces nastáva, keď zmiešame horúcu vodu so studenou vodou. Po dotyku sa horúca a studená voda zmenia na teplú vodu (zmes horúcej a studenej vody dosiahne rovnakú teplotu). Prečo môžu tieto predmety po dotyku dosiahnuť rovnakú teplotu?
Definícia tepla
Keď sa objekty s rôznymi teplotami dostanú do kontaktu, dochádza k prenosu tepla, často nazývanému teplo, z objektu s vyššou teplotou na objekt s nižšou teplotou. Tento prenos tepla sa zastaví, keď objekty, ktoré sú v kontakte, dosiahnu rovnakú teplotu. Napríklad, ak zmiešame horúcu vodu so studenou vodou, teplo sa zvyčajne prenáša z horúcej vody do studenej vody. Keď vložíme horúcu žehličku do studenej vody, teplo sa prenáša z horúcejšej žehličky do vody. Tok tepla sa zastaví, keď žehlička a voda dosiahnu rovnakú teplotu. Keď lekár alebo zdravotná sestra pripojí teplomer k vášmu telu, teplo sa prenáša z vášho tela do teplomeru. Tento prenos tepla sa zastaví, keď vaše telo a teplomer dosiahnu rovnakú teplotu. Ak je použitý teplomer ortuťový, keď vaše telo a teplomer dosiahnu rovnakú teplotu, povrch ortuti sa prestane pohybovať. Číslo zobrazené na povrchu ortuti predstavuje vašu telesnú teplotu v danom čase.
Teplo sa prirodzene prenáša z objektov s vysokou teplotou na objekty s nízkou teplotou. Prenos tepla má tendenciu vyrovnávať teploty objektov, ktoré sú vo vzájomnom kontakte. V 18. storočí fyzici predpokladali, že tok tepla je pohyb tekutiny, neviditeľného typu tekutiny (tekutiny sú látky, ktoré môžu prúdiť. Tekutiny zahŕňajú kvapaliny a plyny. Voda (kvapalina) je tekutina, pretože môže prúdiť. Vzduch je tiež tekutina, pretože môže prúdiť). Táto tekutina bola pomenovaná kalorická . Teória kalorickej teórie sa už nepoužíva, pretože na základe experimentálnych výsledkov nemožno dokázať existenciu tejto kalorickej teórie .
V 19. storočí anglický fyzik James Prescott Joule (1818-1889) študoval, ako ohrievať vodu v nádobe pomocou miešadla. Na základe výsledkov svojho experimentu Joule porovnal tento proces s vodou ohrievanou ohňom. Keď sa plameň a nádoba obsahujúca vodu dostanú do kontaktu, teplo sa prenáša z ohňa (vysoká teplota) do vody (nízka teplota). Po porovnaní medzi zvýšením teploty vody v dôsledku kontaktu s ohňom a zvýšením teploty vody v dôsledku práce vykonanej miešadlom Joule dospel k záveru, že teplo je energia, ktorá sa prenáša z objektu s vysokou teplotou na objekt s nízkou teplotou. Teplo nie je energia (teplo nie je špecifický typ energie, ako je kinetická energia, potenciálna energia, chemická energia atď.) . Teplo je energia , ktorá sa prenáša v dôsledku teplotných rozdielov . Takže keď teplo prúdi z objektu s vysokou teplotou na objekt s nízkou teplotou, energia sa v skutočnosti prenáša z objektu s vysokou teplotou na objekt s nízkou teplotou. Prenos energie sa zastaví, keď objekty, ktoré sú v kontakte, dosiahnu rovnakú teplotu alebo tepelnú rovnováhu.
Tepelná vodivosť
Prečo je väčšina kuchynského riadu vyrobená z hliníka? Predpokladajme, že vaša ľavá ruka drží žehličku, vaša pravá ruka drží pohár a potom sa žehlička a sklo dotknú ohňa. Je vaša ľavá alebo pravá ruka tá, ktorá cíti teplo rýchlejšie? Tieto otázky a možno aj ďalšie, ktoré si položíte, súvisia s tepelnou vodivosťou predmetu. Tepelná vodivosť predmetu je schopnosť predmetu prenášať teplo cez seba. Predmety s vysokou tepelnou vodivosťou (k) sú dobrými vodičmi tepla (dobré tepelné vodiče). Naopak, predmety s nízkou tepelnou vodivosťou sú slabými vodičmi tepla (zlé tepelné vodiče).
Tepelná kapacita
Tepelná kapacita (C) je množstvo tepla potrebné na zvýšenie teploty celého objektu o jeden stupeň. Vzorec pre tepelnú kapacitu je:
C = mc
Informácie: C = tepelná kapacita , m = hmotnosť telesa, c = merná tepelná kapacita telesa.
