Nội dung: Định nghĩa về nhiệt, độ dẫn nhiệt, dung lượng nhiệt.
Bạn đã từng uống trà đá, sữa đá, siro đá, v.v. chưa? Khi pha trà đá, chúng ta thường cho nước nóng hoặc nước ấm vào ly cùng với đá viên. Nước nóng hoặc nước ấm có nhiệt độ cao hơn, trong khi đá viên có nhiệt độ thấp hơn. Sau khi tiếp xúc một lúc, hỗn hợp đá viên và trà nóng sẽ chuyển thành trà đá (hỗn hợp đá viên và trà ấm đã đạt đến cùng nhiệt độ). Quá trình tương tự xảy ra khi ta trộn nước nóng với nước lạnh. Sau khi tiếp xúc, nước nóng và nước lạnh sẽ chuyển thành nước ấm (hỗn hợp nước nóng và nước lạnh đã đạt đến cùng nhiệt độ). Tại sao những vật thể này lại có thể đạt đến cùng nhiệt độ sau khi tiếp xúc?
Định nghĩa về nhiệt
Khi các vật có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc với nhau, sự truyền nhiệt sẽ xảy ra từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. Sự truyền nhiệt này dừng lại khi hai vật tiếp xúc đạt đến cùng nhiệt độ. Ví dụ, nếu ta trộn nước nóng với nước lạnh, nhiệt thường truyền từ nước nóng sang nước lạnh. Khi ta đặt bàn là nóng vào nước lạnh, nhiệt truyền từ bàn là nóng sang nước. Sự truyền nhiệt dừng lại khi bàn là và nước đạt đến cùng nhiệt độ. Khi bác sĩ hoặc y tá gắn nhiệt kế vào cơ thể bạn, nhiệt truyền từ cơ thể bạn sang nhiệt kế. Sự truyền nhiệt này dừng lại khi cơ thể bạn và nhiệt kế đạt đến cùng nhiệt độ. Nếu sử dụng nhiệt kế thủy ngân, khi cơ thể bạn và nhiệt kế đạt đến cùng nhiệt độ, bề mặt thủy ngân sẽ ngừng chuyển động. Con số hiển thị trên bề mặt thủy ngân chính là nhiệt độ cơ thể bạn tại thời điểm đó.
Theo lẽ tự nhiên, nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp. Sự truyền nhiệt có xu hướng cân bằng nhiệt độ của các vật tiếp xúc với nhau. Vào thế kỷ 18, các nhà vật lý nghi ngờ rằng sự truyền nhiệt là sự chuyển động của một loại chất lỏng, một loại chất lỏng vô hình (chất lỏng là những chất có thể chảy. Chất lỏng bao gồm chất lỏng và chất khí. Nước (một chất lỏng) là một chất lỏng vì nó có thể chảy. Không khí cũng là một chất lỏng vì nó có thể chảy). Chất lỏng này được đặt tên là caloric . Lý thuyết về caloric hiện không còn được sử dụng vì dựa trên các kết quả thực nghiệm, sự tồn tại của caloric không thể được chứng minh.
Vào thế kỷ 19, một nhà vật lý người Anh tên là James Prescott Joule (1818-1889) đã nghiên cứu cách làm nóng nước trong một vật chứa bằng cách sử dụng một bánh xe khuấy. Dựa trên kết quả thí nghiệm của mình, Joule đã so sánh với nước được đun nóng bằng lửa. Khi ngọn lửa và một vật chứa nước tiếp xúc với nhau, nhiệt truyền từ lửa (nhiệt độ cao) sang nước (nhiệt độ thấp). Sau khi so sánh sự tăng nhiệt độ của nước do tiếp xúc với lửa và sự tăng nhiệt độ của nước do công của bánh xe khuấy, Joule kết luận rằng nhiệt là năng lượng truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp. Nhiệt không phải là năng lượng (nhiệt không phải là một loại năng lượng cụ thể, như động năng, thế năng, năng lượng hóa học, v.v.) . Nhiệt là năng lượng truyền do sự khác biệt về nhiệt độ . Vì vậy , khi nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp, thực chất là năng lượng đang truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp. Sự truyền năng lượng dừng lại khi các vật tiếp xúc đạt đến cùng nhiệt độ hoặc trạng thái cân bằng nhiệt.
Độ dẫn nhiệt
Tại sao hầu hết dụng cụ nấu ăn được làm bằng nhôm? Giả sử tay trái bạn cầm một cái bàn là, tay phải bạn cầm một cái cốc, và sau đó bàn là và cốc được chạm vào lửa. Tay trái hay tay phải của bạn cảm nhận được nhiệt nhanh hơn? Những câu hỏi này, và có lẽ những câu hỏi khác bạn sẽ đặt ra, đều liên quan đến độ dẫn nhiệt của một vật thể. Độ dẫn nhiệt của một vật thể là khả năng truyền nhiệt của vật thể đó. Các vật thể có độ dẫn nhiệt cao (k) là chất dẫn nhiệt tốt. Ngược lại, các vật thể có độ dẫn nhiệt thấp là chất dẫn nhiệt kém.
Dung lượng nhiệt
Nhiệt dung (C) là lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ của toàn bộ vật thể lên một độ. Công thức tính nhiệt dung là:
C = mc
Thông tin: C = dung tích nhiệt , m = khối lượng của vật, c = nhiệt dung riêng của vật.
