Material: Definicija toplote, toplotne prevodnosti, toplotne kapacitete
Ste že kdaj pili ledeni čaj, ledeno mleko, ledeni sirup itd.? No, pri pripravi ledenega čaja običajno v kozarcu zmešamo vročo ali toplo vodo z ledenimi kockami. Vroča ali topla voda ima višjo temperaturo, medtem ko imajo ledene kocke nižjo temperaturo. Po nekaj časa dotika se mešanica ledenih kock in vročega čaja spremeni v ledeni čaj (mešanica ledenih kock in toplega čaja doseže enako temperaturo). Enak postopek se zgodi, ko zmešamo vročo vodo s hladno vodo. Po dotiku se vroča in hladna voda spremenita v toplo vodo (mešanica vroče in hladne vode doseže enako temperaturo). Zakaj lahko ti predmeti po dotiku dosežejo enako temperaturo?
Definicija toplote
Ko predmeti z različnimi temperaturami pridejo v stik drug z drugim, pride do prenosa toplote, pogosto imenovanega toplota, od predmeta z višjo temperaturo k predmetu z nižjo temperaturo. Ta prenos toplote se ustavi, ko predmeta v stiku dosežeta enako temperaturo. Če na primer zmešamo vročo vodo s hladno vodo, se toplota običajno premakne iz vroče vode v hladno vodo. Ko damo vroč likalnik v hladno vodo, se toplota premakne iz bolj vročega likalnika v vodo. Toplotni tok se ustavi, ko likalnik in voda dosežeta enako temperaturo. Ko zdravnik ali medicinska sestra pritrdi termometer na vaše telo, se toplota premakne iz vašega telesa na termometer. Ta prenos toplote se ustavi, ko vaše telo in termometer dosežeta enako temperaturo. Če je uporabljeni termometer živosrebrni termometer, se površina živega srebra preneha premikati, ko vaše telo in termometer dosežeta enako temperaturo. Številka, prikazana na površini živega srebra, predstavlja vašo telesno temperaturo v tistem trenutku.
Seveda se toplota naravno premika od predmetov z visoko temperaturo k predmetom z nizko temperaturo. Prenos toplote teži k izenačitvi temperatur predmetov, ki so v medsebojnem stiku. V 18. stoletju so fiziki sumili, da je pretok toplote gibanje tekočine, nevidne vrste tekočine (tekočine so snovi, ki lahko tečejo. Tekočine vključujejo tekočine in pline. Voda (tekočina) je tekočina, ker lahko teče. Tudi zrak je tekočina, ker lahko teče). Ta tekočina se je imenovala kalorična . Teorija kalorij se ne uporablja več, ker na podlagi eksperimentalnih rezultatov ni mogoče dokazati obstoja te kalorije .
V 19. stoletju je angleški fizik James Prescott Joule (1818–1889) preučeval, kako segreti vodo v posodi z mešalnim kolesom. Na podlagi rezultatov svojega poskusa je Joule primerjal vodo, segreto z ognjem. Ko plamen in posoda z vodo prideta v stik, se toplota premakne iz ognja (visoka temperatura) v vodo (nizka temperatura). Po primerjavi med povišanjem temperature vode zaradi stika z ognjem in povišanjem temperature vode zaradi dela mešala je Joule zaključil, da je toplota energija, ki se premika iz predmeta z visoko temperaturo v predmet z nizko temperaturo. Toplota ni energija (toplota ni specifična vrsta energije, kot so kinetična energija, potencialna energija, kemična energija itd.) . Toplota je energija , ki se premika zaradi temperaturnih razlik . Ko torej toplota teče iz predmeta z visoko temperaturo v predmet z nizko temperaturo, se energija dejansko premika iz predmeta z visoko temperaturo v predmet z nizko temperaturo. Prenos energije se ustavi, ko predmeta v stiku dosežeta enako temperaturo ali toplotno ravnovesje.
Toplotna prevodnost
Zakaj je večina posode izdelane iz aluminija? Recimo, da v levi roki držite likalnik, v desni roki kozarec, nato pa se likalnik in steklo dotaknete ognja. Ali vaša leva ali desna roka hitreje občuti toploto? Ta vprašanja in morda še druga, ki si jih boste zastavili, so povezana s toplotno prevodnostjo predmeta. Toplotna prevodnost predmeta je sposobnost predmeta, da prenaša toploto skozenj. Predmeti z visoko toplotno prevodnostjo (k) so dobri prevodniki toplote (dobri toplotni prevodniki). Nasprotno pa so predmeti z nizko toplotno prevodnostjo slabi prevodniki toplote (slabi toplotni prevodniki).
Toplotna kapaciteta
Toplotna kapaciteta (C) je količina toplote , potrebna za dvig temperature celotnega predmeta za eno stopinjo. Formula za toplotno kapaciteto je:
C = mc
Informacije: C = toplotna kapaciteta , m = masa telesa, c = specifična toplota telesa.
