Топлината е енергията, която се прехвърля от едно тяло в друго поради разликата в температурата.

топлинна

Знаем, че енергията преминава от потенциална към кинетична или обратно; В повечето от проблемите на ежедневието обаче част от енергията (понякога и цялата) се разсейва, тоест тя се превръща във форми на енергия, които не могат да бъдат използвани.

В случай на движещ се автомобил енергията му би била кинетика. Според масата на автомобила и скоростта, която ще достигне, първоначалната кинетична енергия, $ E_c $, ще бъде много голяма, но при пълно спиране и спиране крайната му скорост ще бъде нула, следователно и крайната му кинетична енергия също бъде нула $ E_c = 0 $.

За да изведем какво се е случило с цялата кинетична енергия в началото, нека помислим, че трябва да натиснем спирачките, за да спрем. По този начин много малка част от енергията се преобразува в шум, но по-голямата част се трансформира в топлина или топлинна енергия и загрява спирачните накладки или дисковете.

Първият, който направи тест за измерване на връзката между механичната енергия и топлината, беше английският физик Джеймс Прескот Джоул, който сложи определено количество вода в топлоизолиран съд, във водата постави няколко малки лопатки и уви около тях въже, който окачи предмет с известна тежест. Когато предметът падне, греблата се въртят и разбъркват водата в контейнера.

Висящият обект е бил на определена височина в началото, така че е съхранявал потенциална енергия, която може да бъде изчислена. С падането си цялата потенциална енергия се преобразува в топлинна енергия, която загрява водата. За неговата работа е създадена нова мерна единица, която в негова чест приема името Джоул и която в момента служи не само за измерване на енергия, но и на работа и топлина.

Джеймс Джоул измерва топлинната енергия, която водата придобива с движението на остриетата и установява, че:

(1 калория = 4,18 джаула)

Тази стойност е известна като механичен еквивалент на топлина и съответства на калория.

Щракнете, за да видите по-голям

Говорейки за човешкото тяло, ние знаем, че калориите са енергийни единици. Тъй като енергията е запазена, тялото трябва да я получи отнякъде, за да извърши някаква дейност. Вашето тяло постоянно консумира и изразходва енергия. По този начин терминът калории е много важен за етикетите на хранителните продукти.

В храната се съхранява химическа енергия, която идва от връзките между атомите и молекулите. Тази енергия се получава от въглехидрати, мазнини и протеини, които се прехвърлят в тялото ви чрез храносмилането; Той се изразходва, когато тялото изпълнява различни жизненоважни функции, като дишане, кара сърцето ви да бие и го поддържа на определена температура и когато изпълнявате някаква дейност, като бягане, игра, учене и т.н.

Много е важно тялото ви да получава толкова калории, колкото използва, за да няма декомпенсация. Енергията, която 18-годишното момиче използва средно на ден, трябва да бъде около 2200 kcal (1 килокалория = 1000 калории), така че трябва да се опита да консумира това количество.

Топлината е енергията, която се прехвърля от едно тяло в друго поради разликата в температурата. За измерването му е необходимо второ тяло, което да измерва изменението на температурата, това може да е вода, ръката, термометърът, алкохолът, медта и т.н., но трябва да има определен капацитет да абсорбира топлината. Извиква се свойството да поглъща топлина за единица маса специфичен топлинен капацитет или специфична топлина.

Количеството топлина, което преминава от едно тяло в друго, е количествено измеримо и е пряко пропорционално на масата на второто тяло. Това може да бъде изразено в следното математическо уравнение:

$$ \ Delta Q = mC_e \ Delta T $$

В това уравнение означава буквата $ Delta $ нараства, $ Q $ е горещо измерено в калории, $ C_e $, е специфична топлина се равнява на една калория за единица температура и за единица маса, $ m $ е маса в грамове и $ \ Delta T $ е повишаване на температурата в градуси по Целзий.

За да видите какъв тип графика има, вие давате стойности на масата и изчислявате стойността на топлината. В този случай помислете, че повишаването на температурата е константа от 1 градус по Целзий и стойността на $ C_e \ Delta T $ е постоянна със стойност от 1,5 калории на грам на градус по Целзий.

Тълкуването е, че когато една променлива се увеличава, другата също се увеличава в същата пропорция. Същото се случва и обратно: ако едното намали, другото също го прави в същата пропорция. Когато това се случи, получавате права линия с положителен наклон, когато и двете променливи се увеличават (както е на фигурата), или с отрицателен наклон, ако и двете намаляват. Ето как е представена пряка пропорция.

От това можете да заключите, че за измерване на количества топлина трябва да вземете предвид следните три елемента:

  • Специфичната топлина $ C_e $
  • Масата на тялото $ m $
  • Промяната в температурата $ \ Delta T = T_f - T_i $, където $ T_f $ е крайната температура, а $ T_i $ е началната температура.

И накрая, помислете, че специфичната топлина е присъщо свойство на материята и че колкото по-високи са $ C_e $, толкова повече топлина е необходима за постигане на повишаване на температурата. Сред някои често срещани вещества, например, водата има $ C_e $ 1, бетонът е 0,22, а оловото -031. Не забравяйте, че мерните единици за специфична топлина са калории на единица температура за единица маса.

Следващото видео обяснява формите на пренос на топлина, които са проводимост, конвекция и лъчение

The шофиране е разпространението на топлина между две тела при различни температури поради термичното разбъркване на молекулите, без те да се движат.

The конвекция е топлопредаването чрез реално движение на молекулите на дадено вещество.

The радиация до предаването на топлина между две тела без никакъв контакт или връзка между тях от друг твърд проводник.

Себеоценка

Важно е да видите примери, които илюстрират количественото определяне на топлината. Можете да ги правите у дома.

1. Поставете половин литър вода в кана, така че когато измервате началната температура да имате 20 ° C. Поставете ръката си за време от три минути, така че водата да достигне температура от 21 ° C. Тъй като има повишаване на температурата, изчислете топлината, която ръката допринася за половин литър вода.

2. Колко Джоули енергия, необходима за повишаване на температурата на 100 g златен пръстен от 20 ° C на 100 ° C?

3. Ако до 1 l вода (еквивалентно на 1000 g), която е при 20 ° C, вие доставяте 10 000 вар, Каква ще бъде промяната на температурата, която претърпява? До каква крайна температура ще достигне?

Изтеглете файла с отговорите: тук клас

Произведено в Мексико. B @ UNAM на Координацията на отворения университет, образователните иновации и дистанционното образование на UNAM/UNAM.

Това произведение е лицензирано под Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDeriv 4.0 International License.