Какво е топлина?
Когато две или повече тела с различни температури влязат в контакт помежду си, топлината се прехвърля от тялото с по-висока температура към това с по-ниска температура .
Топлина има само ако има температурна разлика и тя ще продължи, докато температурите се изравнят, тоест докато достигнат термично равновесие .
Видове топлина
Две неща могат да се случат, когато обектът абсорбира топлина: или температурата се повишава (чувствителна топлина), или физическото състояние се променя (латентна топлина)
Чувствената топлина е топлината, която кара температурата на обекта да варира, без да променя физическото си състояние. Пример за това би било загряването на вода от \ (20 ^ \ mathrm \) до \ (79 ^ \ mathrm \).
Латентната топлина е топлината, която кара физическото състояние на обекта да се променя, но без промяна на температурата. Пример е топлината, необходима за разтопяване на кубче лед. От началото до края на този процес водата ще бъде с \ (0 ^ \ mathrm \), тъй като това е нейната температура на топене.
Единицата в количеството топлина \ (S. I \) е джаулите \ ((J) \), но има и друга много често срещана единица за топлина, която е калорията \ ((c a l) \):
Но как можем да изчислим тези топлопредавания? Това е, което ще открием сега!
Как да изчислим разумната топлина?
Разумната топлина, пренесена или абсорбирана от тялото, се дава от:
\ (Q = m \ cdot c \ cdot \ Delta T \)
\ (Q \) е количеството пренесена или получена топлина, в джаули или калории;
\ (m \) е масата на тялото;
\ (c \) е специфичната топлина на тялото (свойство на материала). Обикновено неговата единица е \ (c a l/g. K \) или \ (J/K g. K \) .
\ (\ Delta T = T_-T_\) е разликата между крайната и началната температура.
Забележка: Единицата за температура SI е Келвин, но в нашето уравнение това, което се изразява, е температурната вариация. Това, което се случва, е, че температурната промяна в Целзий е равна на температурната промяна в Келвин! Така че, ако упражнението ви дава начална и крайна температура в Целзий, не е нужно да конвертирате в Келвин, ако ще правите вариацията! Уфф! Една работа по-малко!
Под знака на \ (\ Delta T \) можем да знаем дали тази топлина се пренася или абсорбира.
Ако \ (\ Delta T> 0 \), тогава \ (Q \) е положително и тялото получава топлина, тъй като температурата му се увеличава.
Ако \ (\ Delta T, тогава \ (Q \) е отрицателно и тялото губи топлина, тъй като температурата му намалява.
Латентна топлина
Латентната топлина се дава по формулата:
\ (Q \) е количеството пренесена или получена топлина;
\ (m \) е масата на тялото;
\ (L \) е скритата топлина от промяната на физическото състояние.
Няма много мистерия, просто това е.
Но как да разбера дали топлината се дава или получава?
Не забравяйте например, че ледът се нуждае от топлина, за да се превърне в течна вода, а водата от своя страна също се нуждае от топлина, за да се превърне в пара.
Напротив, парата трябва да се откаже от топлината, за да се превърне във вода, а водата също трябва да се откаже от топлината, за да се превърне в лед.
Топлинен капацитет
Топлинният капацитет се определя като произведението между масата на материала и специфичната топлина на този материал.
\ (Q = C \ cdot \ Delta T \)
Възможно е проблемът да работи с термина моларна специфична топлина, която е специфичната топлина, която вече познаваме като единица моларна маса. Така че формулата, която ще използваме, ще бъде
\ (Q = n. \ Bar. \ Delta T \)
Където \ (n \) е броят на бенките, а \ (\ bar \) е моларната специфична топлина.
Забележка: молът е единица, която представлява \ (6,02.10 ^ \) и може да се изчисли, както следва:
Където \ (m \) е масата на веществото, а \ (M \) е моларната маса на споменатото вещество.
Топлообмен със системи
Някои упражнения могат да излязат и да говорят за тялото, което обменя топлина със система или със заобикалящата я среда.
Какво? Система? Заобикаляща среда?
Система: това е, което искаме да анализираме. Например: чаша ледена вода.
Околна среда: това е, което действа в системата и я модифицира. Пример: същата чаша с вода и лед се поставя върху пламък. Пламъкът действа върху системата и я модифицира.
Термичен резервоар: голямо тяло, което не претърпява съответни температурни промени, но функционира като донор или приемник на топлина. Пример: езеро. Ако в езерото се излее вряща вода, езерото като цяло не променя средната си температура, но получава топлина от врящата вода, което води до намаляване на температурата.
Термометри
Механизмът на работа на термометрите се основава изцяло на топлинното равновесие, термометърът е в контакт с обект и чрез влизане в топлинно равновесие с обекта можем да гарантираме, че и двата имат еднаква температура.
Нулев закон на термодинамиката
Нулевият закон гласи следното:
Да предположим, че две тела \ (A \) и \ (B \) са в топлинно равновесие (перфектно, тогава те имат еднаква температура).
И да предположим също, че телата \ (A \) и \ (C \) са в термично равновесие (добре, същото).
Така че нулевият закон казва, че телата \ (B \) и \ (C \) задължително също са в топлинно равновесие.
Съхранение на енергия
Знаем, че топлината е форма на енергия и че енергията може да бъде запазена.
И така, в изолирана система всичко, което едното тяло губи, другото печели, така че сумата на предадената и погълната топлина е нула:
На практика добавете всичко и се равнете на нула.
В този случай при \ (\ Delta T \) от чувствителна топлина трябва да вземем предвид сигнала. \ (Q за този, който се охлажда и \ (Q> 0 \) за този, който се нагрява.
В неизолирани системи, т.е. когато има увеличаване или загуба на топлина в системата, уравнението изглежда така:
Където \ (\ Sigma Q = Q_ /> \) е топлината, подавана към или извлечена от системата.
Хиляда и едно нещо за научаване. Правим упражненията?