Terminologie: pojmy, vzorce a cvičení

Co je to termologie?

Termologie je vědecké studium jevů souvisejících s teplo a teplota, jako je přenos tepla, tepelná rovnováha, přeměny plyny, změny fyzikálního stavu atd.

Teplota

Teplota je to míra stupně rozrušení částic, které tvoří tělo. Teplota těla je přímo úměrný rychlost, jakou jeho atomy a molekuly vibrují, rotují nebo dokonce překládají.

Teplota je jednou z velikostizáklady přírody, spolu s metro Je to jako druhý, například. Na SystémMezinárodnívJednotky (SI), jednotka používaná k měření teploty je Kelvin (K). Tato teplotní stupnice je považována za absolutní, protože nepřipouští záporné hodnoty a lze ji přímo určit tepelnou vibrací atomů. Proto říkáme, že nejnižší možná teplota je 0 K, známá také jako absolutní nula.

I přes existenci Kelvina, jiné obvyklé váhy, založené na jiných látkách, jako např Celsia a Fahrenheita, nadále používány ve světě. Obrázek níže ukazuje tři teploměry se stupnicí na nejběžnějších existujících stupnicích: Celsia,Kelvin a Fahrenheita:

termometrické váhy

Na váhyteploměr se používají k měření teploty z nějaké reference. Obecně se berou dva pevné body, které by tělo nebo referenční látka představovaly stejné vlastnosti, jako je objem, hustota, vodivost nebo elektrický odpor, délka atd.

THE měřítkoCelsia je to nejpoužívanější teploměr na světě. Jedná se o stupnici Celsia, to znamená, že má 100 dělení stejné velikosti mezi svými pevnými body, 0 ° C a 100 ° C, nazývanými stupně. Jelikož se jedná o obvyklou stupnici, připouští záporné teploty: její absolutní nula má hodnotu přibližně -273,5 ° C.

Dívej setaky: Teploměry a teploměry

THE měřítkoFahrenheita, na druhé straně se používá v několika zemích, jako jsou Spojené státy a Anglie. Byl vyvinut tak, aby smysl Fúze vody se rovná 32 ° F. I při dosažení nízkých teplot je tedy nepravděpodobné, že by v zemích, které používají tuto stupnici, byly pozorovány negativní teploty. teplota vařící vody ve stupních Fahrenheita je 212 ° F.

THE měřítkoKelvin bylo založeno na tepelném míchání atomů helia takovým způsobem, že když dosáhnou úplného klidu, těmto atomům je přiřazena teplota 0 K. Dnes víme, že tato velmi nízká teplota je ve skutečnosti nedosažitelný.

K převodu teplotních hodnot vyjádřených v jedné z výše uvedených stupnic můžeme použít následující rovnice:

T_K. - teplota v Kelvinech
T_F - teplota ve stupních Fahrenheita
T_C - teplota ve stupních Celsia

Teplo

říkáme to teplo je tepelná energie přenášená mezi těly, které se setkávají v teplotymnoho různých, proto je formou energie. Kromě toho teplo vždy přechází z těla s nejvyšší teplotou do těles s nejnižší teplotou, dokud není nastolena tepelná rovnováha.

Teplo lze přenášet třemi procesy:

• Řízení: přenos tepla kontaktem s povrchy;

• Proudění: přenos tepla v důsledku tvorby konvekčních proudů v kapalině;

• Ozáření: přenos tepla elektromagnetickými vlnami.

Dívej setaky:Procesy šíření tepla

Existují pouze dvě formy tepla: teplolatentní a teplocitlivý:

• Teplocitlivý: je forma tepla odpovědná za změnu teploty v těle. Když tělo přijímá citelné teplo, jeho teplota stoupá; když se stejné tělo vzdá citelného tepla, jeho teplota poklesne.

• Teplolatentní: je to množství tepla, které musí být přeneseno, aby tělo nebo látka změnily svůj fyzický stav. Když má tělo například teplotu varu nebo tání, jeho teplota se nemění, přestože zůstává vystavena zdroji tepla. Při výměně latentního tepla nedochází k žádným změnám tepla, pouze ke změnám fyzikálních stavů. Proto říkáme, že přijímá teplolatentní.

Dívej setaky: Rozdíly mezi citelným a latentním teplem

Teplotní roztažnost

THE dilatacetepelný nastává, když tělo přijímá nebo rozdává velké množství tepla. kromě změnavteplota nebo vaše Státvagregace (fyzický stav), může přenos tepla do těla způsobit změny jeho rozměrů. Tepelná roztažnost kromě koeficientu roztažnosti závisí na teplotních změnách, kterým tělo trpí lineární,mělký a objemový.

Podle tvaru těla je možné určit, který z jeho rozměrů je výhodnější. Například jehla má podlouhlý tvar, takže v tomto případě je nejdůležitější dilatací lineární. Celkově existují tři formy tepelné roztažnosti:

• Lineární dilatace: změna délky těla. Závisí to na jeho koeficientu lineární roztažnosti (α).

• Povrchní dilatace: změna, kterou podstoupila oblast těla. Závisí to na koeficientu povrchové roztažnosti (β).

• Objemová dilatace: došlo ke změně objemu těla. Závisí to na koeficientu objemové roztažnosti (γ).

Dilatační spáry se používají k tomu, aby se kolejnice neroztahovaly a následně se neohýbaly.

Dívej setaky:Tepelná roztažnost pevných látek

Termodynamika

THE Termodynamika je důležitá oblast termologie, která studuje vztahy mezi teplo,práce,teplota a další množství, jako tlak,objem, atd. Je odpovědný za založení zákony které řídí všechny transformace, kterými může hmota projít, jako je zákon zachování energie, známý také jako první zákon termodynamiky.

Dívej setaky:Základy kalorimetrie

Seznamte se se zákony termodynamiky a krátkým popisem jejího obsahu:

• Nulový zákon termodynamiky: je zákon tepelné rovnováhy. Tento zákon říká, že všechna těla mají tendenci směňovat teplo, dokud nedosáhnou tepelné rovnováhy.

• První zákon termodynamiky: je zákonem zachování energie. Tento zákon stanoví, že veškeré teplo přijaté systémem během termodynamického procesu může být přeměněno na práci nebo na zvýšení jeho vnitřní energie.

• Druhý zákon termodynamiky: je zákonem entropie. Tento zákon stanoví, že všechny systémy, které přijímají teplo, mají tendenci dosáhnout nižší a nižší úrovně organizace.

• Třetí zákon termodynamiky: je zákon absolutní nuly. Tento zákon nám říká, že absolutní nula je ve skutečnosti nedosažitelná. Bez ohledu na to, jak chladné je tělo, nikdy nebude při 0 K.

Termologické vzorce

Podívejte se na některé termologické vzorce, které mohou být užitečné pro vaši studii:

• Převod teploměrů

• Výpočet citlivého tepla

  

  Q - citelné horko
  m - těstoviny
  C - měrné teplo
  ΔT - kolísání teploty

• Výpočet latentního tepla

Q - teplo
m - těstoviny
L - latentní teplo

• lineární tepelná dilatace

  

  L - konečná délka
  L₀ - počáteční délka
  ΔT - kolísání teploty
  α - koeficient lineární roztažnosti

• povrchová tepelná dilatace

  

  s - konečná plocha
  s₀ - počáteční plocha
  ΔT - kolísání teploty
  β - koeficient povrchové roztažnosti

• Objemová tepelná dilatace

  

  PROTI - Konečný objem
  L₀ - počáteční objem
  ΔT - kolísání teploty
  γ - koeficient objemové roztažnosti

• První zákon termodynamiky

ΔU - variace vnitřní energie
Q - teplo
τ - práce

souhrn

• Teplota: čím je tělo teplejší, tím větší jsou vibrace jeho molekul. Takové míchání se nazývá teplota.

• Teplo: když se v tepelném kontaktu setkají dvě těla různých teplot, teplo se přenáší z těla s vyšší teplotou do těla méně horkého

• Váhyteploměr: se používají k vyjádření teplot v různých jednotkách, například ve stupních Celsia a Fahrenheita.

• Dilatacetepelný: když tělo přijímá teplo a dochází ke zvýšení teploty, jeho rozměry se mohou zvětšit. Tento efekt se nazývá tepelná roztažnost.

Podívejte se také: Jaký je rozdíl mezi teplem a teplotou?

Termologická cvičení

1) Teploměr kalibrovaný na stupnici Fahrenheita ukazuje teplotu 68 ° F. Jaká je hodnota této teploty na stupnici Celsia?

Řešení

převést Fahrenheita v Celsia, použijeme vzorec níže:

2) Tělo s 10 g měrného tepla, které se rovná 1,2 kcal / g ° C, je vystaveno teplotním výkyvům 25 ° C. Určete množství tepla přeneseného do tohoto těla během procesu.

Řešení

Prohlášení o cvičení uvádí, že u tohoto těla došlo ke změně teploty. Proto použijeme vzorec, který vypočítává množství citelného tepla:

Na základě údajů poskytnutých v rámci cvičení budeme muset:

3) V termodynamickém procesu je zapotřebí 500 kcal k roztavení tělesa o hmotnosti 10 g, které je v pevném stavu, při teplotě tání. Určete latentní teplo fúze tohoto těla.

Řešení

K provedení požadovaného výpočtu použijeme vzorec latentního tepla:

Na základě údajů, které jsme dostali, budeme muset:

4) Zkontrolujte alternativu, která představuje název procesu přenosu tepla elektromagnetickými vlnami:

a) Řízení

b) Konvekce

c) Přenos

d) Ozařování

e) Dilatace

Řešení

Přenos tepla elektromagnetickými vlnami se nazývá ozáření. Prostřednictvím tohoto procesu je Slunce schopné ohřát povrch Země.

5) Homogenní kovová tyč o délce rovné 1,5 m se zahřívá, dokud teplota 25 ° C nedosáhne 150 ° C. Vzhledem k tomu, že koeficient lineární roztažnosti této tyče je 1.2.10^-5 ° C^-¹, určete konečnou délku lišty po zahřátí.

Řešení

Typ dilatace, kterou tyč utrpí, je lineární. Proto pro výpočet konečné délky této lišty provedeme následující výpočet:

Podle mě. Rafael Helerbrock