Članki o fiziki o naravnih pojavih itd., povezanih s fiziko.
Razumevanje sistemov in okolja
Sistem je objekt ali skupina objektov, ki jih preučujemo. Drugi objekti v vesolju se imenujejo okolje. Običajno je sistem od svojega okolja ločen s "pregrado/omejevalnikom/ločevalnikom".
Recimo, da želimo na primer raziskati vodo v termosu. Voda v termosu predstavlja sistem, zrak in drugi predmeti zunaj termosa pa okolje. Stene termosa, tako steklene znotraj kot plastične zunaj, delujejo kot delilnik. Termoska posoda za vodo je en primer.
Razumevanje latentne toplote
Če v posodo z mešanico hladne vode in ledu vstavite živosrebrni termometer , boste opazili, da se po premikanju navzdol površina živega srebra ne premika več ali se ne premika več. Površina živega srebra se preneha premikati, ko doseže tališče vode ali ledišče vode (0 ° C). Če je posoda odprta, toplota prehaja iz zraka z višjo temperaturo v mešanico ledu in vode z nižjo temperaturo. Dodatna toplota iz zraka povzroči taljenje ledu. Ali se temperatura mešanice ledu in vode spreminja, ko se led tali? Ko se led tali, se temperatura mešanice vode in ledu ne spreminja.
Specifična toplota (c) je količina toplote (Q), potrebna za dvig temperature (T) enote mase (m) telesa za eno stopinjo. Formula za c je:
Mednarodni sistem enot je J/kg K.
Specifična toplota predmeta se spreminja s temperaturo. Če sprememba temperature ni prevelika, lahko vrednost štejemo za konstantno. Sledijo vrednosti c za več predmetov pri tlaku 1 atm in temperaturi 20 ° C (dobljene eksperimentalno).
Če pridejo v stik predmeti z različnimi temperaturami, se toplota naravno premakne od predmeta z višjo temperaturo k predmetu z nižjo temperaturo. Prenos toplote se ustavi, ko predmeta dosežeta toplotno ravnovesje . Lahko rečemo, da prenos toplote povzroči spremembo temperature predmetov v stiku. Na podlagi te kratke razlage sklepamo, da je toplota (Q) povezana s predmetom in spremembo temperature (ΔT) tega predmeta. Vsak predmet ima maso (m) in tudi vrsta predmeta je drugačna.
Enota za toploto je kalorija (okrajšano kal). Kalorija je količina toplote, potrebna za zvišanje temperature 1 grama vode za 1 C ° (natančno s 14,5 ° C na 15,5 ° C). Potrebna količina toplote se razlikuje glede na temperaturo vode . Za enako količino toplote se zvišanje temperature vode za 1 C ° pojavi le med 14,5 ° C in 15,5 ° C. Enota za toploto, ki se pogosto uporablja, zlasti za izražanje energijske vrednosti hrane, je kilokalorija (kcal). 1 kcal = 1000 kalorij. Drugo ime za 1 kcal = 1 kalorija (velika začetnica K). Enota za toploto v britanskem sistemu je Btu (britanska termična enota). 1 Btu = količina toplote, potrebna za zvišanje temperature 1 funta vode za 1 F ° (natančno s 63 ° F na 64 ° F).
Razumevanje vodnih anomalij
Vsak predmet se širi (volumen se poveča), ko se temperatura predmeta poveča, in se skrči (volumen se zmanjša), ko se temperatura predmeta zmanjša. Tudi voda se širi, ko se temperatura poveča, in krči, ko se temperatura zniža, vendar ne pri temperaturah od 0 ° C do 4 ° C. Med temperaturami od 0 ° C do 4 ° C se volumen vode zmanjšuje (voda se krči), ko se temperatura povečuje. Če vodo segrevamo pri temperaturi 0 ° C, bolj ko je voda vroča, bolj se volumen vode zmanjša. Proces krčenja se ustavi, ko voda doseže temperaturo 4 ° C. Nad 4 ° C se volumen vode poveča (voda se razširi), ko se temperatura poveča. Nasprotno pa se voda širi (volumen vode se poveča), ko se temperatura zniža s 4 ° C na 0 ° C. Ta nenavadnost vode je znana kot anomalija vode.
Če električne kable opazujete od blizu, boste opazili, da so zaradi ohlapnosti ukrivljeni navzdol. Zakaj so električni kabli namerno zrahljani in ne zgolj napeti? Večina streh v Floresu in Lembati v vzhodni Nusa Tenggari je izdelanih iz cinka (Zn). Podnevi ali ponoči cinkove strehe povzročajo hrup. Zakaj cink povzroča hrup? Če živite na otoku Java, ste morda opazili železniške tire. Na spojih tirnic so reže. Kakšna je funkcija teh rež na spojih tirnic? V zvezi s temo raztezanja lahko razmišljate in se o njih sprašujete veliko stvari.
Če kalibriramo različne vrste termometrov, na primer živosrebrni termometer in alkoholni termometer, sta skali obeh termometrov enaki le pri 0 ° C (ali 32 ° F) in 100 ° C (ali 212 ° F). Če za merjenje temperature zraka uporabimo oba termometra, številke, ki jih prikazujeta oba termometra, ne bodo nujno enake. Lahko se zgodi, da živosrebrni termometer kaže 48 ° C, alkoholni termometer pa 46 ° C. To je zato, ker se hitrost raztezanja živega srebra in alkohola razlikuje. Enako velja za druge vrste termometrov, kot so bimetalni termometri itd. Temperaturna skala, določena na ta način, je zelo odvisna od lastnosti uporabljenih materialov.
Celzijeva in Fahrenheitova lestvica sta različni temperaturni lestvici. Če temperaturo predmeta izmerimo in izrazimo v Celzijih, nato pa želimo temperaturo predmeta izraziti v Fahrenheitih, jo pretvorimo iz Celzija v Fahrenheite. V tem razdelku se bomo naučili, kako pretvoriti ali izvesti meritve temperature.
Pri tlaku 1 atm je temperatura ledene točke za Celzijev termometer = 0 oC, medtem ko je Fahrenheitova skala termometra = 32 oF. Nasprotno pa je pri tlaku 1 atm temperatura parnega mesta za termometer na Celzijevi lestvici = 100 oC, medtem ko je Fahrenheitova skala termometra = 212 oF. Opazujte spodnjo sliko!
Vrste termometrskih skal
Da bi termometer meril temperaturo, ga je treba definirati na lestvici. Dve pogosto uporabljeni lestvici termometra sta Celzijeva lestvica in Fahrenheitova lestvica. Najpogosteje uporabljena temperaturna lestvica v Indoneziji je Celzijeva lestvica. Drugo ime za Celzijevo lestvico je Celzijeva lestvica. Celzijeva lestvica = sto korakov. Fahrenheitova lestvica se pogosto uporablja v Združenih državah Amerike ali državah z mrzlimi zimami. Posebej pomembna temperaturna lestvica v znanosti je absolutna lestvica ali Kelvinova lestvica. Kelvinova lestvica bo obravnavana kasneje.
Celzijeva in Fahrenheitova lestvica uporabljata ledišče in vrelišče vode kot fiksni točki. Ledišče snovi je temperatura, pri kateri sta trdna in tekoča faza v toplotnem ravnovesju . Nasprotno pa je vrelišče snovi temperatura, pri kateri sta tekoča in plinska faza v toplotnem ravnovesju. Ledišče in vrelišče se vedno spreminjata z zračnim tlakom, zato je treba najprej določiti zračni tlak. Običajno uporabljamo standardni tlak, ki je 1 atm (ena atmosfera). Atmosfera je enota zračnega tlaka.