Чланак Дефиниција топлоте Механички еквивалент топлоте Једначина топлоте
1. Дефиниција топлоте
Ако се предмети који имају температурне разлике додирују, доћи ће до преноса топлоте са предмета високе температуре на предмете ниске температуре. Пренос топлоте престаје након што предмети у додиру достигну исту температуру. На пример, ако помешамо врућу воду са хладном водом, топлота се обично премешта са вруће воде на хладну воду. Када ставимо вруће гвожђе у хладну воду, топлота се премешта са гвожђа на воду. Топлота ће престати да тече након што гвожђе и вода достигну исту температуру. Када медицинска сестра причврсти термометар на ваше тело, топлота се премешта са...
Ваше тело иде до термометра. Пренос топлоте престаје када ваше тело и термометар достигну исту температуру. Ако се користи живин термометар, када ваше тело и термометар достигну исту температуру, површина живе престаје да се креће. Број приказан на површини живе је температура вашег тела у том тренутку.
Наравно, топлота се аутоматски премешта са објеката високе температуре на
објекти ниске температуре. Пренос топлоте тежи да изједначи температуру објеката који се додирују. У 18. веку, физичари су сумњали да је топлотни ток кретање флуида, врсте флуида који није видљив (флуид је супстанца која може да тече. Флуид укључује течне и гасовите материјале. Вода (течност) укључује флуид јер може да тече. Ваздух такође укључује флуид јер може да тече). Флуид се назива калоријски. Теорија калорија се више не користи јер се на основу резултата експеримента не може доказати постојање ових калорија. У 19. веку, енглески физичар по имену Џејмс Прескот Џул (1818-1889) научио је како да загрева воду у посуди помоћу мешалице.
На основу резултата експеримента, Џул је направио поређење са загревањем воде помоћу ватре. Када су пламен и посуда која садржи воду у контакту, топлота се преноси са ватре (висока температура) на воду (ниска температура). Након поређења између пораста температуре воде услед контакта са ватром и пораста температуре воде услед рада мешалице, Џул је закључио да је топлота енергија која се преноси са објекта високе температуре на објекат ниске температуре. Топлота није енергија (топлота није одређена врста енергије, као што је кинетичка енергија, потенцијална енергија, хемијска енергија итд.). Топлота је енергија која се преноси због температурних разлика. Дакле, када топлота тече са објеката високе температуре на објекте ниске температуре, енергија се преноси са објеката високе температуре на објекте ниске температуре. Пренос енергије престаје након што објекти који додирују достигну исту температуру.
2. Јединица за топлоту и механички еквивалент топлоте
Топлотне јединице су калорије (скраћено cal). Калорије су количина топлоте потребна да се температура 1 грама воде подигне за 1 °C.o (тачније, од 14.5 oЦ до КСНУМКС oC). Потребна количина топлоте варира за различите температуре воде. За исту количину топлоте, повећање температуре воде од 1 Co јавља се само између температура од 14.5 oЦ до КСНУМКС oЦ. Јединице за топлоту се често користе, посебно да би се изразила енергетска вредност хране у килокалоријама (kcal). 1 kcal = 1000 калорија. Други називи за 1 kcal = 1 калорија (велико слово K). Јединица за грејање у британском систему је Btu (британска термална јединица). 1 Btu = количина топлоте потребна да се температура 1 фунте (0.45 кг) воде подигне за 1 Fo (тачно од 63 oФ до 64 oФ).
Топлота је повезана са енергијом, тако да морамо знати однос између јединица за топлоту и јединица за енергију. На основу експеримената које су спровели Џул и други научници, познато је да је рад од 4.186 џула еквивалентан 1 калорији топлоте.
1 калорија = 4.186 џула
1 kcal = 1000 калорија = 4186 џула
1 Btu = 778 ft (0.24 km). lb = 252 kalorije = 1055 džula
(1 калорија = 4.186 џула и 1 кцал = 4186, што се назива механичким еквивалентом топлоте)
3. Једначина топлоте
Ако се објекти који имају температурне разлике додирују, топлота се природно премешта са објеката високе температуре на објекте ниске температуре. Пренос топлоте престаје након што се оба објекта налазе у термичкој равнотежи. Пренос топлоте узрокује промене температуре објеката који се додирују. На основу овог кратког објашњења, можете закључити да топлота (Q) има везу са објектом и променама температуре (ΔT) објекта, масом објекта (m) и врстом објекта.
Однос између топлоте (Q) и промене температуре (ΔT)
Што је више топлоте, то је већа промена температуре. Може се закључити да је количина топлоте (Q) пропорционална промени температуре објекта.
Qα ΔT —– Поређење 1
Однос између топлоте (Q) и масе тела (m)
Количина топлоте (Q) је пропорционална промени температуре објекта. Што је више воде, потребно је више топлоте да би се повећала температура воде.
Qα m —– Поређење 2
Однос између топлоте (Q) и врсте објекта (c)
Топлота потребна за подизање температуре објекта је пропорционална врсти објекта.
Qαc —– Поређење 3
Три горе наведена поређења су спојена у једначину:
QαmcΔT
К = мц ΔТ
Ово је једначина топлоте.
Опис: Q = топлота (џул), m = маса објекта (кг), c = специфична топлота (J/kg C₂O или K)
