Artikel Definition av värme Mekanisk motsvarighet till värme Värmeekvation
1. Definition av värme
Om föremål som har temperaturskillnader vidrör varandra, kommer det att ske värmeöverföring från föremål med hög temperatur till föremål med låg temperatur. Värmeöverföringen upphör efter att föremålen vidrörs och når samma temperatur. Till exempel, om vi blandar varmt vatten med kallt vatten, rör sig värme vanligtvis från varmt vatten till kallt vatten. När vi lägger varmt järn i kallt vatten, rör sig värme från järn till vatten. Värme slutar flöda efter att järn och vatten når samma temperatur. När en sjuksköterska fäster en termometer på din kropp, rör sig värme från
Din kropp går till termometern. Värmeöverföringen upphör när din kropp och termometern har nått samma temperatur. Om termometern som används är en kvicksilvertermometer, slutar kvicksilvrets yta att röra sig när din kropp och termometern når samma temperatur. Siffran som visas på kvicksilvrets yta är din kroppstemperatur vid den tidpunkten.
Naturligtvis överförs värme automatiskt från högtemperaturföremål till
Föremål med låg temperatur. Värmeöverföring tenderar att utjämna temperaturen hos föremål som vidrör varandra. På 18-talet misstänkte fysiker att värmeflöde var rörelsen av en vätska, en typ av vätska som inte var synlig (vätska är ett ämne som kan flöda. Vätska inkluderar flytande och gasformiga material. Vatten (vätska) inkluderar vätska eftersom den kan flöda. Luft inkluderar också vätska eftersom den kan flöda). Vätskan kallas kaloriteorin. Kaloriteorin används inte längre eftersom, baserat på resultaten av experimentet, existensen av dessa kalorier inte kan bevisas. På 19-talet lärde sig en engelsk fysiker vid namn James Prescott Joule (1818-1889) hur man värmer vatten i en behållare med hjälp av ett omrörningshjul.
Baserat på experimentets resultat gjorde Joule en jämförelse med uppvärmt vatten med hjälp av eld. När en låga och en behållare som innehåller vatten är i kontakt med varandra, överförs värme från eld (hög temperatur) till vatten (låg temperatur). Efter att ha gjort jämförelser mellan stigande vattentemperatur på grund av kontakt med eld och stigande vattentemperatur på grund av arbete som utförs av omröraren, drog Joule slutsatsen att värme är den energi som rör sig från ett föremål med hög temperatur till ett föremål med låg temperatur. Värme är inte energi (värme är inte en viss typ av energi, såsom kinetisk energi, potentiell energi, kemisk energi, etc.). Värme är energi som rör sig på grund av temperaturskillnader. Så, när värme flödar från föremål med hög temperatur till föremål med låg temperatur, överförs energi från föremål med hög temperatur till föremål med låg temperatur. Energiöverföringen avbryts efter att föremål som rör vid varandra når samma temperatur.
2. Värmeenhet och den mekaniska motsvarigheten till värme
Värmeenheter är kalorier (förkortat cal). Kalorier är den mängd värme som behövs för att höja temperaturen på 1 gram vatten med 1 C.o (exakt från 14.5 oC till 15.5 oC). Mängden värme som behövs varierar för olika vattentemperaturer. För samma mängd värme krävs en ökning av vattentemperaturen med 1 C.o inträffar endast mellan temperaturer på 14.5 oC till 15.5 oC. Värmeenheter används ofta, särskilt för att ange värdet av matenergi i kilokalorier (kcal). 1 kcal = 1000 kalorier. Andra namn från 1 kcal = 1 kalori (stor bokstav K). Värmeenheten för det brittiska systemet är Btu (brittisk termisk enhet). 1 Btu = den mängd värme som behövs för att höja temperaturen på 1 pund (0.45 kg) vatten med 1 Fo (exakt från 63 oF till 64 oF).
Värme är relaterat till energi, så vi behöver känna till förhållandet mellan värmeenheter och energienheter. Baserat på experiment utförda av Joule och andra forskare är det känt att ett arbete på 4 186 Joule motsvarar 1 kalori värme.
1 kalori = 4.186 joule
1 kcal = 1000 kalorier = 4186 joule
1 Btu = 778 ft (0.24 km). lb = 252 kalorier = 1055 joule
(1 kalori = 4 186 joule och 1 kcal = 4.186 kallas den mekaniska motsvarigheten till värme)
3. Värmeekvationen
Om föremål som har temperaturskillnader vidrör varandra, rör sig värme naturligtvis från föremål med hög temperatur till föremål med låg temperatur. Värmeöverföringen upphör efter att båda föremålen är i termisk jämvikt. Värmeöverföringen orsakar temperaturförändringar hos föremål som vidrör varandra. Baserat på denna korta förklaring kan man dra slutsatsen att värme (Q) har ett samband med ett föremål och förändringar i temperaturen (ΔT) hos föremålet, föremålets massa (m) och typ av föremål.
Sambandet mellan värme (Q) och temperaturförändring (ΔT)
Ju mer värme, desto större temperaturförändring. Man kan dra slutsatsen att mängden värme (Q) är proportionell mot objektets temperaturförändring.
Q α ΔT —– Jämförelse 1
Sambandet mellan värme (Q) och massan hos föremål (m)
Mängden värme (Q) är proportionell mot objektets temperaturförändring. Ju mer vatten, desto mer värme behövs för att öka vattnets temperatur.
Q α m —– Jämförelse 2
Sambandet mellan värme (Q) och typ av objekt (c)
Den värme som krävs för att höja temperaturen på ett objekt är proportionell mot objektets typ.
Qαc —– Jämförelse 3
De tre jämförelserna ovan sammanställs till en ekvation:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
Detta är värmeekvationen.
Beskrivning: Q = värme (Joule), m = objektets massa (kg), c = specifik värme (J / kg C o eller K)
