文章中對熱的定義、熱的機械當量和熱方程式進行了闡述。
1. 熱的定義
如果溫度不同的物體相互接觸,熱量就會從高溫物體傳遞到低溫物體。當接觸的物體達到相同溫度時,熱傳遞就會停止。例如,如果我們把熱水和冷水混合,熱量通常會從熱水傳遞到冷水。當我們把熱鐵放入冷水中時,熱量會從鐵傳遞到水。當鐵和水達到相同溫度時,熱量傳遞就會停止。當護士把體溫計貼在你的身上時,熱也會從你的身體傳遞到你的皮膚。
你的身體會靠近體溫計。一旦你的身體和體溫計達到相同的溫度,熱傳遞就會停止。如果使用的是水銀體溫計,當你的身體和體溫計達到相同溫度時,水銀柱表面的指針就會停止移動。此時水銀柱表面顯示的數字就是你的體溫。
熱量自然地從高溫物體傳遞到低溫物體。
低溫物體。熱傳遞傾向於使相互接觸的物體溫度趨於一致。 18世紀,物理學家懷疑熱流是一種流體的運動,這種流體是看不見的(流體是指可以流動的物質。流體包括液體和氣體。水(液體)屬於流體,因為它可以流動。空氣也屬於流體,因為它可以流動)。這種流體稱為熱質。由於實驗結果無法證明熱質的存在,因此熱質理論不再被使用。 19世紀,英國物理學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(1818-1889)學會如何利用攪拌輪加熱容器中的水。
根據實驗結果,焦耳將熱傳遞與火加熱水進行了比較。當火焰與盛有水的容器接觸時,熱量會從火焰(高溫)傳遞到水(低溫)。透過比較火焰接觸導致水溫升高和攪拌器做功導致水溫升高的情況,焦耳得出結論:熱是能量從高溫物體傳遞到低溫物體。熱不是能量(熱不是某種特定類型的能量,例如動能、位能、化學能等)。熱是由於溫度差異而傳遞的能量。因此,當熱量從高溫物體傳遞到低溫物體時,能量也是從高溫物體傳遞到低溫物體。當接觸的物體達到相同溫度時,能量傳遞就會停止。
2. 熱的單位和熱的機械當量
熱量單位是卡路里(縮寫為 cal)。卡路里是指將 1 克水的溫度升高 1 攝氏度所需的熱量。o (確切地說,從 14.5 開始) oC到15.5 oC)。不同水溫所需的熱量不同。對於相同的熱量,水溫升高 1 攝氏度o 僅發生在攝氏 14.5 度之間 oC到15.5 oC. 熱量單位經常被使用,尤其是在表示食物能量時,單位是千卡(kcal)。 1 千卡 = 1000 卡路里。其他名稱:1 千卡 = 1 卡路里(大寫字母 K)。英國的熱量單位是 Btu(英熱單位)。 1 Btu = 將 1 磅(0.45 公斤)水的溫度升高 1 華氏度(約 63 攝氏度)所需的熱量。 oF到64 oF)。
熱與能量密切相關,因此我們需要了解熱量單位和能量單位之間的關係。根據焦耳和其他科學家進行的實驗,我們知道4.186焦耳的功相當於1卡路里的熱量。
1卡路里 = 4.186焦耳
1千卡 = 1000卡路里 = 4186焦耳
1英熱單位 = 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,稱為熱的機械當量)
3. 熱方程
如果溫度不同的物體相互接觸,熱量自然會從高溫物體傳遞到低溫物體。當兩個物體達到熱平衡時,熱傳遞停止。熱傳遞會導致相互接觸的物體溫度改變。基於上述簡要解釋,我們可以得出結論:熱量 (Q) 與物體及其溫度變化 (ΔT)、物體的質量 (m) 和物體類型有關。
熱(Q)與溫度變化(ΔT)之間的關係
吸收的熱量越多,溫度變化越大。由此可以得出結論:吸收的熱量(Q)與物體的溫度變化成正比。
Q α ΔT —– 比較 1
熱量(Q)與物體質量(m)的關係
吸收的熱量(Q)與物體溫度的變化成正比。水越多,升高水溫所需的熱量就越多。
Q α m —– 比較 2
熱量 (Q) 與物體類型 (c) 之間的關係
升高物體溫度所需的熱量與物體的種類成正比。
Q α c —– 比較 3
以上三個比較結果可以歸納為一個等式:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
這是熱傳導方程式。
說明:Q = 熱量(焦耳),m = 物體質量(公斤),c = 比熱容(J/kg·℃或K)