Članek Definicija toplote Mehanski ekvivalent toplote Enačba toplote
1. Definicija toplote
Če se predmeti z različnimi temperaturami dotikajo, bo prišlo do prenosa toplote z visokotemperaturnih predmetov na nizkotemperaturne. Prenos toplote se ustavi, ko predmeti v dotiku dosežejo enako temperaturo. Na primer, če zmešamo vročo vodo s hladno vodo, se toplota običajno premakne iz vroče v hladno vodo. Ko damo vroče železo v hladno vodo, se toplota premakne iz železa v vodo. Toplota preneha teči, ko železo in voda dosežeta enako temperaturo. Ko medicinska sestra pritrdi termometer na vaše telo, se toplota premakne iz ...
Vaše telo gre k termometru. Prenos toplote se ustavi, ko vaše telo in termometer dosežeta enako temperaturo. Če uporabljate 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 samodejno premika od predmetov z visoko temperaturo do
Nizkotemperaturni predmeti. Prenos toplote teži k izenačitvi temperature predmetov, ki se dotikajo drug drugega. V 18. stoletju so fiziki sumili, da je toplotni tok gibanje tekočine, vrste tekočine, ki ni vidna (tekočina je snov, ki lahko teče. Tekočina vključuje tekoče in plinaste snovi. Voda (tekočina) vključuje tekočino, ker lahko teče. Tudi zrak vključuje tekočino, ker lahko teče). Tekočina se imenuje kalorična. Teorija kalorij se ne uporablja več, ker na podlagi rezultatov poskusa ni mogoče dokazati obstoja teh kalorij. V 19. stoletju se je angleški fizik James Prescott Joule (1818–1889) naučil segrevati vodo v posodi z mešalnim kolesom.
Na podlagi rezultatov poskusa je Joule primerjal to z ogrevanjem vode z ognjem. Ko sta plamen in posoda z vodo v stiku, se toplota premika iz ognja (visoka temperatura) v vodo (nizka temperatura). Po primerjavi med naraščajočo temperaturo vode zaradi stika z ognjem in naraščajočo temperaturo 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 določena vrsta energije, kot je kinetična energija, potencialna energija, kemična energija itd.). Toplota je energija, ki se premika zaradi temperaturnih razlik. Ko torej toplota teče iz predmetov z visoko temperaturo v predmete z nizko temperaturo, se energija premika iz predmetov z visoko temperaturo v predmete z nizko temperaturo. Prenos energije se ustavi, ko predmeti, ki se dotikajo, dosežejo enako temperaturo.
2. Enota toplote in mehanski ekvivalent toplote
Toplotne enote so kalorije (skrajšano cal). Kalorije so količina toplote, potrebna za zvišanje temperature 1 grama vode za 1 °C.o (natančneje, od 14.5 oC do 15.5 oC). Količina potrebne toplote se razlikuje glede na temperaturo vode. Za enako količino toplote je potrebno zvišanje temperature vode za 1 °C.o se pojavi le med temperaturami 14.5 oC do 15.5 oC. Toplotne enote se pogosto uporabljajo, zlasti za navedbo energijske vrednosti hrane v kilokalorijah (kcal). 1 kcal = 1000 kalorij. Druga imena za 1 kcal = 1 kalorija (velika črka K). Enota za ogrevanje v britanskem sistemu je Btu (britanska termalna enota). 1 Btu = količina toplote, potrebna za segrevanje 1 funta (0.45 kg) vode za 1 Fo (natančno od 63 oF do 64 oF).
Toplota je povezana z energijo, zato moramo poznati razmerje med toplotnimi enotami in energijskimi enotami. Na podlagi poskusov, ki so jih izvedli Joule in drugi znanstveniki, je znano, da je delo 4.186 Joulov enakovredno 1 kaloriji toplote.
1 kalorija = 4.186 džula
1 kcal = 1000 kalorij = 4186 joulov
1 Btu = 778 ft (0.24 km). lb = 252 kalorij = 1055 joulov
(1 kalorija = 4.186 Joulov in 1 kcal = 4186, kar se imenuje mehanski ekvivalent toplote)
3. Enačba toplote
Če se predmeti z različnimi temperaturami dotikajo, se toplota seveda prenaša s predmetov z visoko temperaturo na predmete z nizko temperaturo. Prenos toplote se ustavi, ko sta oba predmeta v toplotnem ravnovesju. Prenos toplote povzroči spremembe temperature predmetov, ki se dotikajo. Na podlagi te kratke razlage lahko sklepamo, da je toplota (Q) povezana s predmetom in spremembami temperature (ΔT) predmeta, maso predmeta (m) in vrsto predmeta.
Razmerje med toploto (Q) in spremembo temperature (ΔT)
Več toplote pomeni večjo spremembo temperature. Sklepamo lahko, da je količina toplote (Q) sorazmerna s spremembo temperature predmeta.
Qα ΔT —– Primerjava 1
Razmerje med toploto (Q) in maso predmetov (m)
Količina toplote (Q) je sorazmerna s spremembo temperature predmeta. Več vode, več toplote je potrebne za zvišanje temperature vode.
Q α m —– Primerjava 2
Razmerje med toploto (Q) in vrsto predmeta (c)
Toplota, potrebna za dvig temperature predmeta, je sorazmerna z vrsto predmeta.
Q α c —– Primerjava 3
Zgornje tri primerjave so združene v enačbo:
Qα mcΔT
Q = mcΔT
To je enačba toplote.
Opis: Q = toplota (Joule), m = masa telesa (kg), c = specifična toplota (J/kg C₂O ali K)
