Artikulli Përkufizimi i nxehtësisë Ekuivalenti mekanik i nxehtësisë Ekuacioni i nxehtësisë
1. Përkufizimi i nxehtësisë
Nëse objektet që kanë ndryshime temperature prekin njëri-tjetrin, do të ketë transferim të nxehtësisë nga objektet me temperaturë të lartë në objektet me temperaturë të ulët. Transferimi i nxehtësisë ndalet pasi prekja e objekteve arrin të njëjtën temperaturë. Për shembull, nëse përziejmë ujë të nxehtë me ujë të ftohtë, nxehtësia zakonisht lëviz nga uji i nxehtë në ujë të ftohtë. Kur fusim hekur të nxehtë në ujë të ftohtë, nxehtësia lëviz nga hekuri në ujë. Nxehtësia do të ndalojë së rrjedhuri pasi hekuri dhe uji të arrijnë të njëjtën temperaturë. Kur një infermiere vendos një termometër në trupin tuaj, nxehtësia lëviz nga
Trupi juaj shkon te termometri. Transferimi i nxehtësisë ndalet sapo trupi dhe termometri juaj të kenë arritur të njëjtën temperaturë. Nëse termometri i përdorur është një termometër me merkur, kur trupi dhe termometri juaj të arrijnë të njëjtën temperaturë, sipërfaqja e merkurit ndalon së lëvizuri. Numri i treguar në sipërfaqen e merkurit është temperatura e trupit tuaj në atë kohë.
Natyrisht, nxehtësia lëviz automatikisht nga objektet me temperaturë të lartë në
objekte me temperaturë të ulët. Transferimi i nxehtësisë tenton të barazojë temperaturën e objekteve që prekin njëri-tjetrin. Në shekullin e 18-të, fizikantët dyshonin se rrjedha e nxehtësisë ishte lëvizja e një lëngu, një lloj lëngu që nuk ishte i dukshëm (lëngu është një substancë që mund të rrjedhë. Lëngu përfshin materiale të lëngshme dhe të gazta. Uji (lëngu) përfshin lëngun sepse mund të rrjedhë. Ajri gjithashtu përfshin lëngun sepse mund të rrjedhë). Lëngu quhet kalorik. Teoria e kalorive nuk përdoret më sepse bazuar në rezultatet e eksperimentit, ekzistenca e këtyre kalorive nuk mund të provohet. Në shekullin e 19-të, një fizikan anglez i quajtur James Prescott Joule (1818-1889) mësoi se si të ngrohte ujin në një enë duke përdorur një rrotë përzierëse.
Bazuar në rezultatet e eksperimentit, Xhuli bëri një krahasim me ujin e ngrohur duke përdorur zjarrin. Kur një flakë dhe një enë që përmban ujë janë në kontakt, nxehtësia lëviz nga zjarri (temperaturë e lartë) në ujë (temperaturë e ulët). Pasi bëri krahasime midis rritjes së temperaturës së ujit për shkak të kontaktit me zjarrin dhe rritjes së temperaturës së ujit për shkak të punës së bërë nga përzierësi, Xhuli arriti në përfundimin se nxehtësia është energjia që lëviz nga një objekt me temperaturë të lartë në një objekt me temperaturë të ulët. Nxehtësia nuk është energji (nxehtësia nuk është një lloj i caktuar energjie, siç është energjia kinetike, energjia potenciale, energjia kimike, etj.). Nxehtësia është energji që lëviz për shkak të ndryshimeve të temperaturës. Pra, kur nxehtësia rrjedh nga objektet me temperaturë të lartë në objektet me temperaturë të ulët, energjia lëviz nga objektet me temperaturë të lartë në objektet me temperaturë të ulët. Transferimi i energjisë ndalet pasi prekja e objekteve arrin të njëjtën temperaturë.
2. Njësia e nxehtësisë dhe ekuivalenti mekanik i nxehtësisë
Njësitë e nxehtësisë janë kaloritë (shkurt cal). Kaloritë janë sasia e nxehtësisë së nevojshme për të rritur temperaturën e 1 gramit ujë me 1 gradë Celsius.o (saktësisht, nga 14.5 oC te 15.5 oC). Sasia e nxehtësisë së nevojshme ndryshon për temperatura të ndryshme të ujit. Për të njëjtën sasi nxehtësie, një rritje e temperaturës së ujit prej 1 Co ndodh vetëm midis temperaturave prej 14.5 gradësh. oC te 15.5 oC. Njësitë e nxehtësisë përdoren shpesh, veçanërisht për të përcaktuar vlerën e energjisë ushqimore si kilokalori (kcal). 1 kcal = 1000 kalori. Emra të tjerë nga 1 kcal = 1 Kalori (shkronja e madhe K). Njësia e ngrohjes për sistemin britanik është Btu (njësia termike britanike). 1 Btu = sasia e nxehtësisë së nevojshme për të rritur temperaturën e 1 paundi (0.45 kg) ujë me 1 Fo (saktësisht nga 63 oF deri në 64 oF).
Nxehtësia lidhet me energjinë, kështu që duhet të dimë marrëdhënien midis njësive të nxehtësisë dhe njësive të energjisë. Bazuar në eksperimentet e kryera nga Xhauli dhe shkencëtarë të tjerë, dihet se një punë prej 4.186 Xhauli është ekuivalente me 1 kalori nxehtësie.
1 kalori = 4.186 xhaul
1 kcal = 1000 kalori = 4186 xhaul
1 Btu = 778 ft (0.24 km). lb = 252 kalori = 1055 xhaul
(1 kalori = 4.186 xhaul dhe 1 kcal = 4186 që quhet ekuivalenti mekanik i nxehtësisë)
3. Ekuacioni i nxehtësisë
Nëse objektet që kanë ndryshime temperature prekin njëri-tjetrin, natyrisht, nxehtësia lëviz nga objektet me temperaturë të lartë në objektet me temperaturë të ulët. Transferimi i nxehtësisë ndalet pasi të dy objektet të jenë në ekuilibër termik. Transferimi i nxehtësisë shkakton ndryshime në temperaturën e objekteve që prekin njëri-tjetrin. Bazuar në këtë shpjegim të shkurtër, mund të arrini në përfundimin se nxehtësia (Q) ka një marrëdhënie me një objekt dhe ndryshimet në temperaturën (ΔT) të objektit, masën e objektit (m) dhe llojin e objektit.
Marrëdhënia midis nxehtësisë (Q) dhe ndryshimit të temperaturës (ΔT)
Sa më shumë nxehtësi, aq më i madh është ndryshimi i temperaturës. Mund të konkludohet se sasia e nxehtësisë (Q) është proporcionale me ndryshimin e temperaturës së objektit.
Q α ΔT —– Krahasimi 1
Marrëdhënia midis nxehtësisë (Q) dhe masës së objekteve (m)
Sasia e nxehtësisë (Q) është proporcionale me ndryshimin e temperaturës së objektit. Sa më shumë ujë, aq më shumë nxehtësi nevojitet për të rritur temperaturën e ujit.
Q α m —– Krahasimi 2
Marrëdhënia midis nxehtësisë (Q) dhe llojit të objektit (c)
Nxehtësia e nevojshme për të rritur temperaturën e një objekti është proporcionale me llojin e objektit.
Q α c —– Krahasimi 3
Tre krahasimet e mësipërme janë bashkuar në një ekuacion:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
Ky është ekuacioni i nxehtësisë.
Përshkrim: Q = nxehtësia (Xhoul), m = masa e objektit (kg), c = nxehtësia specifike (J / kg C o ose K)
