Nyenzo: Ufafanuzi wa joto, upitishaji joto, uwezo wa joto
Je, umewahi kunywa chai ya barafu, maziwa ya barafu, sharubati ya barafu, n.k.? Naam, tunapotengeneza chai ya barafu, kwa kawaida tunachanganya maji ya moto au ya uvuguvugu kwenye glasi yenye vipande vya barafu. Maji ya moto au maji ya uvuguvugu yana halijoto ya juu zaidi, huku vipande vya barafu vikiwa na halijoto ya chini zaidi. Baada ya kugusa kwa muda, mchanganyiko wa vipande vya barafu na chai ya moto hubadilika kuwa chai ya barafu (mchanganyiko wa vipande vya barafu na chai ya uvuguvugu umefikia halijoto sawa). Mchakato huohuo hutokea tunapochanganya maji ya moto na maji baridi. Baada ya kugusa, maji ya moto na maji baridi hubadilika kuwa maji ya uvuguvugu (mchanganyiko wa maji ya moto na maji baridi umefikia halijoto sawa). Kwa nini vitu hivi vinaweza kufikia halijoto sawa baada ya kugusa?
Ufafanuzi wa Joto
Wakati vitu vina tofauti suhu Wakati vitu viwili vinapogusana, uhamishaji wa joto, ambao mara nyingi huitwa joto, hutokea kutoka kwa kitu chenye halijoto ya juu hadi kwenye kitu chenye halijoto ya chini. Uhamishaji huu wa joto husimama mara tu vitu vilivyogusana vinapofikia halijoto sawa. Kwa mfano, tukichanganya maji ya moto na maji baridi, joto kwa kawaida huhama kutoka kwa maji ya moto hadi kwenye maji baridi. Tunapoweka chuma cha moto katika maji baridi, joto huhama kutoka kwa chuma cha moto zaidi hadi kwenye maji. Mtiririko wa joto husimama mara tu chuma na maji vinapofikia halijoto sawa. Daktari au muuguzi anapounganisha kipimajoto mwilini mwako, joto huhama kutoka mwilini mwako hadi kwenye kipimajoto. Uhamishaji huu wa joto husimama mara tu mwili wako na kipimajoto vimefikia halijoto sawa. Ikiwa kipimajoto kinachotumika ni kipimajoto cha zebaki, mwili wako na kipimajoto vinapofikia halijoto sawa, uso wa zebaki huacha kusonga. Nambari inayoonyeshwa kwenye uso wa zebaki ni halijoto ya mwili wako wakati huo.
Kwa kawaida, joto huhama kutoka vitu vyenye halijoto ya juu hadi vitu vyenye halijoto ya chini. Uhamisho wa joto Huelekea kusawazisha halijoto ya vitu vinavyogusana. Katika karne ya 18, wanafizikia walishuku kwamba mtiririko wa joto ulikuwa ni mwendo wa umajimaji, aina isiyoonekana ya umajimaji (majimaji ni vitu vinavyoweza kutiririka. Majimaji yanajumuisha vimiminika na gesi. Maji (kimiminika) ni umajimaji kwa sababu yanaweza kutiririka. Hewa pia ni umajimaji kwa sababu yanaweza kutiririka). Umajimaji huu unaitwa caloriki. Nadharia kuhusu caloriki haitumiki tena kwa sababu kulingana na matokeo ya jaribio, kuwepo kwa kalori hili haliwezi kuthibitishwa.
Katika karne ya 19, mwanafizikia Mwingereza aitwaye James Prescott Joule (1818–1889) alisoma jinsi ya kupasha maji joto kwenye chombo kwa kutumia gurudumu la kukoroga. Kulingana na matokeo ya majaribio yake, Joule alilinganisha na maji yanayopashwa moto kwa moto. Wakati mwali na chombo chenye maji vinapogusana, joto huhama kutoka kwenye mwali (joto la juu) hadi kwenye maji (joto la chini). Baada ya kulinganisha kati ya ongezeko la joto la maji kutokana na kugusana na moto na ongezeko la joto la maji kutokana na kazi inayofanywa na gurudumu la kukoroga, Joule alihitimisha kwamba joto ni nishati inayohama kutoka vitu vilivyo kwenye halijoto ya juu hadi vitu vilivyo kwenye halijoto ya chini. Kjoto si nishati (joto si aina maalum ya nishati, kama vile nishati ya kinetiki, nishati inayowezekana, nishati ya kemikali n.k.). Kau ni uhamisho wa nishati kutokana na tofauti za halijotoKwa hivyo joto linapotiririka kutoka kwa kitu chenye joto la juu hadi kwa kitu chenye joto la chini, nishati huhamishwa kutoka kwa kitu chenye joto la juu hadi kwa kitu chenye joto la chini. Uhamisho wa nishati husimama mara tu vitu vilivyogusana vinapofikia joto sawa au usawa wa joto.
Upitishaji wa joto
Kwa nini vyombo vingi vya kupikia vimetengenezwa kwa alumini? Tuseme mkono wako wa kushoto unashikilia kipande cha chuma na mkono wako wa kulia unashikilia glasi, kisha unagusa chuma na glasi hadi kwenye moto. Je, mkono wako wa kushoto au wa kulia utahisi joto haraka zaidi? Maswali haya, na labda mengine ambayo unaweza kuuliza, yanahusiana na upitishaji joto wa kitu. Upitishaji joto wa kitu ni uwezo wake wa... uhamisho wa joto kupitia kitu hicho. Vitu vyenye upitishaji mkubwa wa joto (k) ni kondakta joto nzuri (kondakta mzuri wa joto). Kwa upande mwingine, vitu ambavyo vina upitishaji joto Ndogo ni kondakta mbaya wa joto (kondakta mbaya wa joto).
Uwezo wa Joto
Uwezo wa joto (C) ni kiasi joto inahitajika kuongeza suhu vitu vyote kwa kiwango kimoja. Fomula ya uwezo wa joto:
C = mc
Maelezo: C = uwezo wa joto, m = uzito wa kitu, c = joto maalum kitu.
