Zůstatektepelný je stav, ve kterém se tělo nachází v stejnýteplota než jejich okolí. Je pozorováno, že všechna těla, která mají vyšší teploty než jejich sousedé, mají tendenci jim dodávat teplo spontánně, dokud obě nezačnou vykazovat stejnou teplotu.
Dívej setaky:Základy termologie
Tepelná rovnováha a nulový zákon termodynamiky
Tepelná rovnováha je ústřední koncept za nulovým zákonem termodynamiky. Tento zákon stanoví, že v případě, že dva termodynamické systémy THE a B, jsou v tepelné rovnováze se třetím termodynamickým systémem, C, pak, THE a B budou také v tepelné rovnováze.
V tepelné rovnováze musí být konečné teploty každého tělesa stejné: TTHE = TB = TC
Podívejte se, co stanoví nulový zákon termodynamiky:
“Pokud jsou dvě tělesa v tepelné rovnováze se třetím tělesem, pak budou tato tělesa navzájem v tepelné rovnováze. “
Další způsob, jak porozumět tepelné rovnováze, je založen na vnitřní energii těles. Vnitřní energie nebo jednoduše tepelná energie je fyzikální veličina přímoúměrný à teplota
z těla. Proto, pokud existují tělesa s různými teplotami ve stejném termodynamickém systému, budou mít různé moduly vnitřní energie, a proto bude mezi nimi přenášet část této energie, dokud mezi jejich energiemi nebude rozdíl. vnitřní. Chcete vědět více o tom, co je vnitřní energie a jaké jsou její vlastnosti? Přístup k článku: Vnitřní energie.Nepřestávejte... Po reklamě je toho víc;)
tepelná a tepelná bilance
K přenosu tepla dochází vždy spontánně, z těla s nejvyšší teplotou do těla s nejnižší teplotou. K tomuto přenosu energie ve formě tepla může docházet prostřednictvím procesů, jako jsou řízení, proudění a záření.
Řízení: Jedná se o přenos tepla mezi tělesy, ke kterému dochází zejména v pevných látkách. U tohoto typu vedení nedochází k žádným hromadným přenosům. Tento typ přenosu tepla vysvětluje, jak například v kovech dochází k tepelné rovnováze.
Proudění: Jedná se o přenos tepla, který probíhá v tekutinách. V tomto režimu přenosu tepla dochází k přenosu hmoty, když se ohřátá tekutina pohybuje a vytváří konvekční proudy, dokud veškerá tekutina nedosáhne tepelné rovnováhy.
Záření: Jedná se o přenos tepla elektromagnetickými vlnami, takže k tomuto procesu dochází, i když mezi tělem a jiným tělesem při různých teplotách neexistuje žádné fyzické médium. Teplo, které se přenáší, je v tomto případě ekvivalentem elektromagnetických vln s méně energie než viditelné světlo, tedy tepelné záření, které se nachází v oblasti infračervený.
Dvě kapaliny na obrázku přenášejí teplo navzájem, dokud nejsou jejich teploty stejné.
Chcete vědět více o tom, jak probíhá každý z procesů přenosu tepla? Přístup k článku: Procesy šíření tepla.
citelné horko
když tam je rozdílvteplota mezi dvěma těly nebo mezi tělem a jeho okolím dojde k spontánní výměně tepla, takže tělo s vyšší teplotou se ochladí a těla s nižší teplotou se zahřejí, dokud nedosáhnou teploty v Zůstatektepelný.
Množství tepla, které se vyměňuje mezi tělesy při různých teplotách, se nazývá citelné horko a tuto částku lze vypočítat ze vzorce zobrazeného na obrázku níže:
Q - teplo (vápno nebo J)
m - hmotnost (g nebo kg)
C - specifické teplo (kal / g ° C nebo J / kg. K)
ΔT - kolísání teploty (° C nebo K)
Ve výše uvedeném vzorci je důležité zdůraznit velikost jména měrné teplo. taková velikost měří množství energie na hmotu, které látka potřebuje k získání nebo absorpci, aby se její teplota změnila o 1 ° C. Například v případě čisté vody a za normálních tlakových podmínek je pro její změnu teploty o 1 ° C zapotřebí 1,0 kalorií na každý gram vody.
Všechny látky, které navzájem navázaly tepelný kontakt, tedy mají sklon dosáhnout stavu Zůstatektepelný v průběhu času však spontánně někteří vyžadují větší množství energie, což přímo ovlivňuje teplotu k dosažení tepelné rovnováhy.
čísttaky:Co je to teplota?
latentní teplo
Je možné, že během tepelných výměn se svým okolím tělo vystavuje tlaku, teplotě a objemu, které způsobují jeho změnu fyzického stavu. K těmto změnám dochází v teplotakonstantní (u těles složených z jediné látky, bez nečistot), to znamená, že i přes příjem nebo předávání tepla vnějšímu prostředí se teplota těchto těles nemění.
To je možné jen proto, že veškerá vyměněná energie se v tomto případě používá ke změně konformace vašich molekul. Od okamžiku, kdy je energetická bariéra „překonána“ a veškerý obsah těla je v jiném fyzickém stavu, tj Tělo pokračuje ve výměně tepla se svým okolím, pokud ovšem jeho teplota není stejná jako teplota venku.
Ó latentní teplo lze vypočítat ze vzorce zobrazeného na obrázku níže, zkontrolujte to:
Q - latentní teplo (vápno nebo J)
m - hmotnost (g nebo kg)
L - specifické latentní teplo (cal / g nebo J / kg)
Vzorec tepelné rovnováhy
V případě, že chceme zjistit, co je teplotavZůstatek nějakého termodynamického systému je nutné, abychom dotyčný systém považovali za a Systémizolovaný„To znamená, že musíme předpokládat, že se sousedními částmi tohoto systému nedochází k výměně tepla.
Z této podmínky můžeme říci, že celé vyměněné teplo se vyměňuje pouze mezi těly, které tvoří tento systém, bez ohledu na tepelné ztráty například pro stěny kontejneru. V tomto případě říkáme, že kontejner má tepelná kapacita zanedbatelné, tj. neabsorbuje žádné teplo.
Představte si následující situaci: do šálku horkého čaje se zanedbatelnou tepelnou kapacitou nalijte kostky ledu. Abychom mohli určit teplotní rovnovážnou teplotu, musíme kromě znalosti počátečních podmínek systému provést několik úvah:
Veškeré množství tepla, které horký čaj dává ledu, bude plně absorbováno, protože šálek má zanedbatelnou tepelnou kapacitu.
Musíme ignorovat tepelné ztráty vzduchu a jakéhokoli jiného okolí, abychom tento šálek čaje mohli chápat jako uzavřený termodynamický systém.
Tímto způsobem můžeme zjistit, že celé množství tepla přijatého ledem se vzdalo horkého čaje, a tím jsme napsali náš vzorec pro výpočet tepelné rovnováhy:
QR - Přijato teplo
QC - teplo uvedené v
Teplo uvedené v (QC), odkazuje na množství tepla, které horký čaj přenesl na do něj vložené kostky ledu. Již přijaté teplo (QR) je množství tepla, které tyto kostky ledu přijaly. Toto množství tepla bude mít dvě přirozenosti: teplo citlivý a horký latentní, protože pro vstup do tepelné rovnováhy se kostky ledu pravděpodobně roztaví.
Stanovení teploty tepelné rovnováhy
Pojďme určit teplotní rovnovážnou teplotu z následující situace:
Šálek se zanedbatelnou tepelnou kapacitou, který obsahuje 200 ml (200 g) čaje při počáteční teplotě 70 ° C, obdrží 10 g ledu při teplotě -10 ° C. Určete tepelnou rovnovážnou teplotu systému (předpokládejme, že měrné teplo čaje se rovná měrnému teplu vody):
Data:
CVODA = 1,0 cal / g ° C
CLED = 0,5 cal / g ° C
LLED = 80 kcal / g
Nejprve se domníváme, že veškeré teplo přijímané ledem bylo vydáváno čajem:
Dále je nutné podrobně popsat, jaké formy tepla byly předány a přijaty:
Čaj: Čaj dodával pouze citelné teplo (Qs), protože jeho fyzický stav se nezměnil.
Led: Led měl původně teplotu -10 ° C, takže přijímal citelné teplo (Qs) až do teploty 0 ° C, poté přijalo latentní teplo (QL) zkapalnit. Poté, co se stal kapalným, přijímalo latentní teplo (Qs), dokud nevstoupí do tepelné rovnováhy (TF) s čajem.
Když převádíme to, co bylo analyzováno výše, ve formě rovnice, budeme muset vyřešit následující výpočet:
Nahrazením údajů poskytnutých cvičením ve výše uvedené rovnici budeme muset vyřešit následující výpočet:
Podle výše uvedeného výpočtu by rovnovážná teplota systému čaj + led měla být přibližně 70,4 ° C.
Experiment tepelné rovnováhy
Abychom otestovali tepelnou rovnováhu mezi dvěma tělesy, můžeme provést několik experimentů. Nejjednodušší z nich však zahrnuje použití a kalorimetr to je teploměr. Kalorimetr je adiabatická nádoba (která neumožňuje průchod tepla) s tepelnou kapacitou ozanedbatelný, jako například hrnec s polystyrenem, což je dobrý tepelný izolátor.
Kalorimetr se používá k měření teplotních změn uvnitř systému.
Tepelná rovnováha a život na Zemi
Ó Zůstatektepelný hraje zásadní roli v pozemském životě. Bez přítomnosti skleníkových plynů v zemské atmosféře většina tepelné záření planeta by ji opustila a šířila se do vesmíru. V průběhu času by to způsobilo obrovské ochlazení na celé planetě, což by způsobilo, že oceány v průběhu času zamrzly.
Oceány navíc hrají klíčovou roli Zůstatektepelný planety. Díky svému velkému těstoviny a teplocharakteristický, oceány jsou obdařeny obrovským kapacitatepelný, to znamená, že potřebují přijímat obrovské množství tepla, aby změnili svoji teplotu. Z tohoto důvodu jsou schopni regulovat teplotu planety velmi efektivně. Regiony daleko od oceánů a s malým množstvím vody bývají velké teplotní rozsahy, jako v případě pouští, které jsou během dne extrémně horké a v noci mrznou.
Proto Zůstatektepelný je to proces zásadního významu pro udržení fyzikálních, chemických a biologických procesů na planetě, a je tedy nezbytný pro existenci života na Zemi.
Podle mě. Rafael Helerbrock