热的定义、热的机械当量、热方程

文章中对热的定义、热的机械当量和热方程进行了阐述。

1. 热的定义

如果温度不同的物体相互接触,热量就会从高温物体传递到低温物体。当接触的物体达到相同温度时,热传递就会停止。例如,如果我们把热水和冷水混合,热量通常会从热水传递到冷水。当我们把热铁放入冷水中时,热量会从铁传递到水。当铁和水达到相同温度时,热量传递就会停止。当护士把体温计贴在你的身上时,热量也会从你的身体传递到你的皮肤。

你的身体会靠近体温计。一旦你的身体和体温计达到相同的温度,热传递就会停止。如果使用的是水银体温计,当你的身体和体温计达到相同温度时,水银柱表面的指针就会停止移动。此时水银柱表面显示的数字就是你的体温。

热量自然而然地从高温物体传递到低温物体。

低温物体。热传递倾向于使相互接触的物体温度趋于一致。18世纪,物理学家怀疑热流是一种流体的运动,这种流体是不可见的(流体是指可以流动的物质。流体包括液体和气体。水(液体)属于流体,因为它可以流动。空气也属于流体,因为它可以流动)。这种流体被称为热质。由于实验结果无法证明热质的存在,因此热质理论不再被使用。19世纪,英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(1818-1889)学会了如何利用搅拌轮加热容器中的水。

根据实验结果,焦耳将热传递与火加热水进行了比较。当火焰与盛有水的容器接触时,热量会从火焰(高温)传递到水(低温)。通过比较火焰接触导致水温升高和搅拌器做功导致水温升高的情况,焦耳得出结论:热是能量从高温物体传递到低温物体。热不是能量(热不是某种特定类型的能量,例如动能、势能、化学能等)。热是由于温度差异而传递的能量。因此,当热量从高温物体传递到低温物体时,能量也是从高温物体传递到低温物体。当接触的物体达到相同温度时,能量传递就会停止。

2. 热量的单位和热量的机械当量

热量单位是卡路里(缩写为 cal)。卡路里是指将 1 克水的温度升高 1 摄氏度所需的热量。o (确切地说,从 14.5 开始) o摄氏到15.5 oC)。不同水温所需的热量不同。对于相同的热量,水温升高 1 摄氏度o 仅发生在 14.5 摄氏度之间 o摄氏到15.5 oC. 热量单位经常被使用,尤其是在表示食物能量时,单位是千卡(kcal)。1 千卡 = 1000 卡路里。其他名称:1 千卡 = 1 卡路里(大写字母 K)。英国的热量单位是 Btu(英热单位)。1 Btu = 将 1 磅(0.45 千克)水的温度升高 1 华氏度(约 63 摄氏度)所需的热量。 o华氏到64 oF)。

热与能量密切相关,因此我们需要了解热量单位和能量单位之间的关系。根据焦耳和其他科学家进行的实验,我们知道4.186焦耳的功相当于1卡路里的热量。

1卡路里 = 4.186焦耳

1千卡 = 1000卡路里 = 4186焦耳

1英热单位 = 778英尺(0.24公里)。1磅 = 252卡路里 = 1055焦耳

(1 卡路里 = 4.186 焦耳,1 千卡 = 4186 焦耳,称为热的机械当量)

3. 热方程

如果温度不同的物体相互接触,热量自然会从高温物体传递到低温物体。当两个物体达到热平衡时,热传递停止。热传递会导致相互接触的物体温度发生变化。基于以上简要解释,我们可以得出结论:热量 (Q) 与物体及其温度变化 (ΔT)、物体的质量 (m) 和物体类型有关。

热量(Q)与温度变化(ΔT)之间的关系

吸收的热量越多,温度变化越大。由此可以得出结论:吸收的热量(Q)与物体的温度变化成正比。

Q α ΔT —– 比较 1

热量(Q)与物体质量(m)之间的关系

吸收的热量(Q)与物体温度的变化成正比。水越多,升高水温所需的热量就越多。

Q α m —– 比较 2

热量 (Q) 与物体类型 (c) 之间的关系

升高物体温度所需的热量与物体的类型成正比。

Q α c —– 比较 3

以上三个比较结果可以归纳为一个等式:

Q α mc ΔT

Q = mc ΔT

这是热传导方程。

说明:Q = 热量(焦耳),m = 物体质量(千克),c = 比热容(J/kg·℃或K)