Terminologie: Konzepte, Formeln und Übungen

Was ist Thermologie?

Thermologie ist die wissenschaftliche Untersuchung von Phänomenen im Zusammenhang mit Hitze und der Temperatur, wie Wärmeübertragung, thermisches Gleichgewicht, Umwandlungen von Gasen, Zustandsänderungen usw.

Temperatur

Temperatur es ist das Maß für den Grad der Bewegung der Teilchen, aus denen ein Körper besteht. Die Temperatur eines Körpers ist direkt proportional die Geschwindigkeit, mit der seine Atome und Moleküle schwingen, rotieren oder sich sogar verschieben.

Die Temperatur ist eine der GrößenGrundlagen der Natur, zusammen mit dem U-Bahn Es ist wie zweite, beispielsweise. Bei der SystemInternationalimEinheiten (SI), die Einheit zur Temperaturmessung ist Kelvin (K). Diese Temperaturskala gilt als absolut, da sie keine negativen Werte zulässt und direkt durch die thermische Schwingung der Atome bestimmt werden kann. Daher sagen wir, dass die niedrigste mögliche Temperatur 0 K ist, auch bekannt als Absoluter Nullpunkt.

Trotz der Existenz von Kelvin, andere übliche Skalen, die auf anderen Substanzen basieren, wie z

Celsius und Fahrenheit, weiterhin in der Welt verwendet werden. Die folgende Abbildung zeigt drei Thermometer, die auf den gängigsten Skalen graduiert sind: Celsius,Kelvin und Fahrenheit:

thermometrische Waagen

Beim Waagethermometrisch werden verwendet, um die Temperatur von einer Referenz zu messen. In der Regel werden zwei Fixpunkte genommen, an denen sich der Körper bzw. die Referenzsubstanz präsentieren würde die gleichen Eigenschaften wie Volumen, Dichte, Leitfähigkeit oder elektrischer Widerstand, Länge usw.

DAS RahmenCelsius Es ist das am häufigsten verwendete Thermometer der Welt. Es handelt sich um eine Celsius-Skala, das heißt, zwischen ihren Fixpunkten, 0 °C und 100 °C, hat sie 100 gleich große Teilungen, die Grad genannt werden. Da es sich um eine übliche Skala handelt, lässt sie negative Temperaturen zu: Ihr absoluter Nullpunkt hat einen Wert von ungefähr -273,5 °C.

Aussehenebenfalls: Thermometer und thermometrische Waagen

DAS RahmenFahrenheit, Es wird wiederum in einigen Ländern wie den Vereinigten Staaten und England verwendet. Es wurde so entwickelt, dass der Punkt von Verschmelzung Wasser entspricht 32 ° F. Daher ist es selbst bei niedrigen Temperaturen unwahrscheinlich, dass in Ländern, die diese Skala verwenden, negative Temperaturen beobachtet werden. die Temperatur von Sieden Wasser in Fahrenheit beträgt 212 ° F.

DAS RahmenKelvin beruhte auf der thermischen Bewegung von Heliumatomen in der Weise, dass diesen Atomen bei vollständiger Ruhe eine Temperatur von 0 K zugewiesen wird. Heute wissen wir, dass diese sehr niedrige Temperatur tatsächlich unerreichbar.

Um Temperaturwerte umzurechnen, die in einer der oben genannten Skalen ausgedrückt sind, können wir die folgenden Gleichungen verwenden:

T_K – Temperatur in Kelvin
T_F – Temperatur in Fahrenheit
T_Ç – Temperatur in Celsius

Hitze

das sagen wir Hitze ist die Wärmeenergie, die zwischen Körpern übertragen wird, die sich in Temperaturenviele verschiedene, daher eine Form von Energie. Außerdem wandert Wärme immer vom Körper mit der höchsten Temperatur zu den Körpern mit der niedrigsten Temperatur, bis sich ein thermisches Gleichgewicht einstellt.

Wärme kann durch drei Prozesse übertragen werden:

• Fahren: Wärmeübertragung durch Kontakt mit Oberflächen;

• Konvektion: Wärmeübertragung aufgrund der Bildung von Konvektionsströmen in einer Flüssigkeit;

• Bestrahlung: Wärmeübertragung durch elektromagnetische Wellen.

Aussehenebenfalls:Wärmeausbreitungsprozesse

Es gibt nur zwei Formen von Wärme: Hitzelatent und Hitzeempfindlich:

• Hitzeempfindlich: ist die Wärmeform, die für die Temperaturänderung in einem Körper verantwortlich ist. Wenn ein Körper fühlbare Wärme empfängt, steigt seine Temperatur; Wenn derselbe Körper fühlbare Wärme abgibt, sinkt seine Temperatur.

• Hitzelatent: es ist die Wärmemenge, die übertragen werden muss, damit ein Körper oder eine Substanz seinen physikalischen Zustand ändert. Wenn sich ein Körper beispielsweise auf Siede- oder Schmelztemperatur befindet, ändert sich seine Temperatur nicht, selbst wenn er einer Wärmequelle ausgesetzt bleibt. Es gibt keine Wärmeänderungen, wenn ein Körper latente Wärme austauscht, sondern nur Änderungen der physikalischen Zustände. Deshalb sagen wir, er bekommt Hitzelatent.

Aussehenebenfalls: Unterschiede zwischen sensibler und latenter Wärme

Wärmeausdehnung

DAS ErweiterungThermal- es tritt auf, wenn ein Körper große Wärmemengen aufnimmt oder abgibt. neben dem VeränderungimTemperatur oder deins ZustandimAnhäufung (physikalischer Zustand) kann die Übertragung von Wärme auf einen Körper zu Veränderungen seiner Abmessungen führen. Die Wärmeausdehnung hängt von der Temperaturänderung des Körpers ab, zusätzlich zu seinem Ausdehnungskoeffizienten linear,flach und volumetrische.

Je nach Körperform kann bestimmt werden, welche seiner Abmessungen bevorzugt wird. Zum Beispiel hat eine Nadel eine längliche Form, daher ist die wichtigste Dilatation in diesem Fall die linear. Insgesamt gibt es drei Formen der Wärmeausdehnung:

• Lineare Dilatation: Änderung der Körperlänge. Er hängt von seinem linearen Ausdehnungskoeffizienten (α) ab.

• Oberflächliche Dilatation: Veränderung, die der Bereich eines Körpers durchmacht. Sie hängt vom Oberflächenausdehnungskoeffizienten (β) ab.

• Volumetrische Dilatation: Veränderung des Körpervolumens. Sie hängt vom Volumenausdehnungskoeffizienten (γ) ab.

Dehnungsfugen werden verwendet, damit sich die Schienen nicht ausdehnen und sich folglich nicht verbiegen.

Aussehenebenfalls:Wärmeausdehnung von Feststoffen

Thermodynamik

DAS Thermodynamik ist ein wichtiger Bereich der Thermologie, der die Beziehungen zwischen Hitze,Arbeit,Temperatur und andere Mengen, wie Druck,Volumen, usw. Es ist verantwortlich für die Einrichtung Gesetze die alle Umwandlungen regeln, die von Materie durchgemacht werden können, wie zum Beispiel der Energieerhaltungssatz, auch bekannt als erster Hauptsatz der Thermodynamik.

Aussehenebenfalls:Grundlagen der Kalorimetrie

Erfahren Sie mehr über die Gesetze der Thermodynamik und eine kurze Beschreibung ihres Inhalts:

• Nullgesetz der Thermodynamik: ist das Gesetz des thermischen Gleichgewichts. Dieses Gesetz besagt, dass alle Körper dazu neigen, Wärme auszutauschen, bis sie das thermische Gleichgewicht erreichen.

• Erster Hauptsatz der Thermodynamik: ist das Gesetz von Erhaltung von Energie. Dieses Gesetz besagt, dass die gesamte Wärme, die ein System während eines thermodynamischen Prozesses erhält, in Arbeit oder in eine Zunahme seiner inneren Energie umgewandelt werden kann.

• Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik: ist das Gesetz von Entropie. Dieses Gesetz besagt, dass alle Systeme, die Wärme erhalten, dazu neigen, immer niedrigere Organisationsebenen zu erreichen.

• Dritter Hauptsatz der Thermodynamik: ist das Gesetz vom absoluten Nullpunkt. Dieses Gesetz sagt uns, dass der absolute Nullpunkt tatsächlich unerreichbar ist. Egal wie kalt ein Körper ist, er wird nie bei 0 K sein.

Thermologie-Formeln

Sehen Sie sich einige Thermologie-Formeln an, die für Ihre Studie nützlich sein können:

• Umrechnung von thermometrischen Skalen

• Empfindliche Wärmeberechnung

  

  Q - spürbare Hitze
  ich - Pasta
  ç - spezifische Wärme
  T - Temperaturschwankungen

• Berechnung der latenten Wärme

Q - Hitze
ich - Pasta
L – latente Wärme

• lineare thermische Dilatation

  

  L – Endlänge
  L₀ – Anfangslänge
  T - Temperaturschwankungen
  α – linearer Ausdehnungskoeffizient

• thermische Ausdehnung der Oberfläche

  

  so – Endbereich
  so₀ – Anfangsbereich
  T - Temperaturschwankungen
  β – Oberflächenausdehnungskoeffizient

• Volumetrische thermische Dilatation

  

  V - Endvolumen
  L₀ – Anfangsvolumen
  T - Temperaturschwankungen
  γ – Volumenausdehnungskoeffizient

• Erster Hauptsatz der Thermodynamik

U – Variation der inneren Energie
Q - Hitze
τ - Arbeit

Zusammenfassung

• Temperatur: je heißer ein Körper ist, desto stärker schwingen seine Moleküle. Ein solches Rühren wird Temperatur genannt.

• Hitze: Wenn zwei Körper unterschiedlicher Temperatur in thermischem Kontakt aufeinandertreffen, wird Wärme vom Körper mit höherer Temperatur auf den weniger heißen Körper übertragen transferred

• Waagethermometrisch: werden verwendet, um Temperaturen in verschiedenen Einheiten wie Celsius und Fahrenheit darzustellen.

• ErweiterungThermal: Wenn ein Körper Wärme empfängt und eine Temperaturerhöhung erfährt, können seine Abmessungen zunehmen. Dieser Effekt wird als Wärmeausdehnung bezeichnet.

Auch sehen: Was ist der Unterschied zwischen Hitze und Temperatur?

Thermologie-Übungen

1) Ein auf der Fahrenheit-Skala kalibriertes Thermometer zeigt eine Temperatur von 68°F an. Welchen Wert hat diese Temperatur auf der Celsius-Skala?

Auflösung

umwandeln Fahrenheit im Celsius, Wir werden die folgende Formel verwenden:

2) Ein Körper mit 10 g spezifischer Wärme gleich 1,2 cal/g °C wird einer Temperaturschwankung von 25 °C ausgesetzt. Bestimmen Sie die Wärmemenge, die während des Prozesses auf diesen Körper übertragen wird.

Auflösung

Die Übungsanweisung besagt, dass es bei diesem Körper eine Temperaturschwankung gab. Daher verwenden wir die Formel, die die Menge der fühlbaren Wärme berechnet:

Mit den von der Übung bereitgestellten Daten müssen wir:

3) In einem thermodynamischen Prozess werden 500 cal benötigt, um einen Körper mit einer Masse von 10 g, der sich in einem festen Zustand befindet, bei seiner Schmelztemperatur zu schmelzen. Bestimmen Sie die latente Schmelzwärme dieses Körpers.

Auflösung

Um die von Ihnen gewünschte Berechnung durchzuführen, verwenden wir die Latentwärmeformel:

Unter Verwendung der mitgeteilten Daten müssen wir:

4) Überprüfen Sie die Alternative, die den Namen des Prozesses der Wärmeübertragung durch elektromagnetische Wellen angibt:

a) Autofahren

b) Konvektion

c) Übertragung

d) Bestrahlung

e) Dilatation

Auflösung

Die Übertragung von Wärme durch elektromagnetische Wellen nennt man Bestrahlung. Durch diesen Prozess ist die Sonne in der Lage, die Erdoberfläche zu erwärmen.

5) Ein homogener Metallstab mit einer Länge von 1,5 m wird erhitzt, bis seine Temperatur von 25 °C 150 °C erreicht. Wenn man bedenkt, dass der lineare Ausdehnungskoeffizient dieses Balkens 1,2.10. beträgt^-5 °C^-¹, bestimmen Sie die endgültige Länge des Stabes nach dem Erhitzen.

Auflösung

Die Art der Dilatation, die ein Riegel erleidet, ist linear. Um die endgültige Länge dieses Balkens zu berechnen, führen wir daher die folgende Berechnung durch:

Von mir. Rafael Helerbrock