Mis on termoloogia?
Termoloogia on teaduslike nähtustega seotud nähtuste uurimine kuumus ja temperatuur, nagu soojusülekanne, termiline tasakaal, gaaside läbitud transformatsioonid, füüsikalise oleku muutused jne.
Temperatuur
Temperatuur see on keha moodustavate osakeste segamise astme mõõt. Keha temperatuur on otsene proportsionaalne selle aatomite ja molekulide võnkumise, pöörlemise või isegi translatsiooni kiirus.
Temperatuur on üks ülevusedpõhialused looduse koos metroo See on nagu teiseks näiteks. Juures süsteemiRahvusvahelineaastalühikut (SI), temperatuuri mõõtmiseks kasutatav ühik on Kelvin (K). Seda temperatuuriskaala peetakse absoluutseks, kuna see ei tunnista negatiivseid väärtusi ja seda saab otseselt määrata aatomite termilise vibratsiooni abil. Seetõttu ütleme, et madalaim võimalik temperatuur on 0 K, tuntud ka kui absoluutne null.
Vaatamata Kelvini olemasolule on muud tavalised skaalad, mis põhinevad muudel ainetel, näiteks Celsiuse järgi ja Fahrenheit, maailmas jätkuvalt kasutusel
. Alloleval joonisel on kujutatud kolme kõige tavalisema skaala järgi gradueeritud termomeetrit: Celsiuse järgi,Kelvin ja Fahrenheit:
termomeetrilised kaalud
Kell kaaludtermomeetriline kasutatakse temperatuuri mõõtmiseks mõnest võrdlusest. Üldiselt võetakse kaks fikseeritud punkti, kuhu keha või võrdlusaine esitaks samad omadused nagu maht, tihedus, juhtivus või elektritakistus, pikkus jne.
THE kaalCelsiuse järgi see on maailmas enim kasutatav termomeeter. See on sentimeetri skaala, see tähendab, et selle fikseeritud punktide, 0 ° C ja 100 ° C vahel on 100 võrdse suurusega jaotust, mida nimetatakse kraadideks. Kuna see on tavaline skaala, tunnistab see negatiivseid temperatuure: selle absoluutse nulli väärtus on ligikaudu -273,5 ° C.
Vaataka: Termomeetrid ja termomeetrilised kaalud
THE kaalFahrenheit, omakorda kasutatakse seda mõnes riigis, näiteks Ameerika Ühendriikides ja Inglismaal. See töötati välja nii, et punkt Fusioon vett võrdub 32 ° F. Seega on isegi madala temperatuuri saavutamisel ebatõenäoline, et seda skaalat kasutavates riikides täheldataks negatiivseid temperatuure. temperatuur keemine Fahrenheitis on vett 212 ° F.
THE kaalKelvin põhines heeliumi aatomite termilisel segamisel nii, et täieliku puhkeaja saavutamisel määrati neile aatomitele temperatuur 0 K. Täna teame, et see väga madal temperatuur on tegelikult kättesaamatu.
Ühes eespool nimetatud skaalades väljendatud temperatuuri väärtuste teisendamiseks võime kasutada järgmisi võrrandeid:
TK - temperatuur Kelvinis
TF - temperatuur Fahrenheitides
TÇ - temperatuur Celsiuse järgi
Kuumus
me ütleme seda kuumus on soojusenergia, mis kandub sisse sisenevate kehade vahel temperatuuridpalju erinevaid, seetõttu on see energia vorm. Veelgi enam, soojus liigub alati kõrgeima temperatuuriga kehast madalaima temperatuuriga kehadesse, kuni termiline tasakaal on loodud.
Soojust saab edastada kolme protsessi kaudu:
Autojuhtimine: soojusülekanne pindadega kokkupuutel;
Konvektsioon: soojusülekanne konvektiivsete voolude moodustumise tõttu vedelikus;
Kiiritus: soojusülekanne elektromagnetlainete abil.
Vaataka:Kuumuse levimise protsessid
Kuumust on ainult kahte: kuumusvarjatud ja kuumustundlik:
Kuumustundlik: on kehas temperatuuri muutuste eest vastutav soojuse vorm. Kui keha saab mõistlikku soojust, tõuseb selle temperatuur; kui sama keha loobub mõistlikust kuumusest, langeb selle temperatuur.
Kuumusvarjatud: see on soojushulk, mis tuleb keha või aine füüsikalise oleku muutmiseks üle kanda. Kui keha on näiteks keemis- või sulamistemperatuuril, ei muutu selle temperatuur isegi siis, kui see jääb soojaallikaga kokkupuutesse. Kuumuse muutusi ei toimu, kui keha vahetab varjatud soojust, vaid muutuvad füüsikalised olekud. Sellepärast ütleme, et ta saab kuumusvarjatud.
Vaataka: Mõistliku kuumuse ja varjatud kuumuse erinevused
Soojuspaisumine
THE laieneminesoojus see tekib siis, kui keha võtab vastu või annab ära palju soojust. Lisaks muutusaastaltemperatuur või sinu oma riikaastalliitmine (füüsiline olek), võib soojuse ülekandumine kehale põhjustada selle mõõtmete muutusi. Soojuspaisumine sõltub lisaks keha paisumiskoefitsiendile ka temperatuuri kõikumisest, mida keha kannatab lineaarne,madal ja mahuline.
Kere kuju järgi on võimalik kindlaks teha, milline selle mõõtmetest on rohkem soositud. Näiteks on nõel pikliku kujuga, seega on antud juhul kõige olulisem laienemine lineaarne. Kokku on soojuspaisumise kolme vormi:
Lineaarne laienemine: keha pikkuse muutus. See sõltub selle lineaarse laienemise koefitsiendist (α).
Pindmine laienemine: keha ala läbinud muutus. See sõltub pinna laienemise koefitsiendist (β).
Mahuline laienemine: muutus toimus keha mahus. See sõltub mahupaisumistegurist (γ).
Paisumisvuuke kasutatakse selleks, et raudteevardad ei paisuks ega järelikult painduks.
Vaataka:Tahkete ainete termiline paisumine
Termodünaamika
THE Termodünaamika on termoloogia oluline valdkond, mis uurib omavahelisi suhteid kuumus,töö,temperatuur ja muud kogused, näiteks surve,maht, jne. Ta vastutab loomise eest seadused mis reguleerivad kõiki ainega toimuvaid teisendusi, nagu näiteks energiasäästu seadus, tuntud ka kui esimene termodünaamika seadus.
Vaataka:Kalorimeetria alused
Lisateave termodünaamika seaduste ja selle sisu lühikirjelduse kohta:
Termodünaamika nullseadus: on termilise tasakaalu seadus. See seadus ütleb, et kõik kehad kipuvad soojust vahetama, kuni nad saavutavad termilise tasakaalu.
Esimene termodünaamika seadus: on kaitse energiat. Selles seaduses on öeldud, et kogu soojuse, mida süsteem saab termodünaamilise protsessi käigus, saab muuta tööks või selle sisemise energia suurenemiseks.
Termodünaamika teine seadus: on entroopia. Selles seaduses on öeldud, et kõik soojust saavad süsteemid kipuvad järjest madalamale organisatsioonitasemele jõudma.
Kolmas termodünaamikaseadus: on absoluutse nulli seadus. See seadus ütleb meile, et absoluutne null on tegelikult saavutamatu. Ükskõik kui külm keha on, pole see kunagi 0 K juures.
Termoloogia valemid
Vaadake mõningaid termoloogia valemeid, mis võivad teie uuringu jaoks kasulikud olla:
Termomeetriliste kaalude teisendamine
-
Tundliku soojuse arvutamine
Q - mõistlik kuumus
m - pasta
ç - erisoojus
ΔT - temperatuuri kõikumine Varjatud kuumuse arvutamine
Q - soojus
m - pasta
L - varjatud kuumus
-
lineaarne termiline laienemine
L - lõplik pikkus
L0 - algpikkus
ΔT - temperatuuri kõikumine
α - lineaarne paisumistegur -
pinna termiline laienemine
s - lõplik ala
s0 - esialgne pindala
ΔT - temperatuuri kõikumine
β - pinna paisumistegur -
Mahuline termiline laienemine
V - Lõplik köide
L0 - esialgne maht
ΔT - temperatuuri kõikumine
γ - mahupaisumistegur
Esimene termodünaamika seadus
ΔU - energia sisemine variatsioon
Q - soojus
τ - töö
Kokkuvõte
Temperatuur: mida kuumem on keha, seda suurem on selle molekulide vibratsioon. Sellist segamist nimetatakse temperatuuriks.
Kuumus: kui kaks erineva temperatuuriga keha kohtuvad termokontaktis, kandub soojus kõrgema temperatuuriga kehast vähem kuuma keha poole
Kaaludtermomeetriline: kasutatakse temperatuuride esitamiseks erinevates ühikutes, näiteks Celsiuse ja Fahrenheiti järgi.
Laieneminesoojus: kui keha saab sooja ja kogeb temperatuuri tõusu, võivad selle mõõtmed suureneda. Seda efekti nimetatakse soojuspaisumiseks.
Vaadake ka: Mis vahe on soojusel ja temperatuuril?
Termoloogilised harjutused
1) Fahrenheiti skaalal kalibreeritud termomeeter näitab temperatuuri 68 ° F. Mis on selle temperatuuri väärtus Celsiuse skaalal?
Resolutsioon
teisendada Fahrenheit aastal Celsiuse järgi, kasutame järgmist valemit:
2) Keha 10 g erisoojusega, mis on võrdne 1,2 cal / g ° C, allutatakse temperatuurimuutustele 25 ° C. Määrake protsessi käigus sellele kehale ülekantav soojushulk.
Resolutsioon
Harjutuse avalduses on öeldud, et selle keha temperatuur oli erinev. Seetõttu kasutame mõistliku soojuse hulga arvutamiseks valemit:
Võttes arvesse õppuse käigus saadud andmeid, peame:
3) Termodünaamilises protsessis on tahkes olekus 10 g massiga keha sulatamiseks selle sulamistemperatuuril vaja 500 cal. Määrake selle keha varjatud sulamissoojus.
Resolutsioon
Taotletud arvutuse tegemiseks kasutame varjatud soojuse valemit:
Teavitatud andmete abil peame:
4) Kontrollige alternatiivi, mis esitab elektromagnetlainete abil soojusülekande protsessi:
a) Autojuhtimine
b) Konvektsioon
c) Edastus
d) Kiiritamine
e) laienemine
Resolutsioon
Soojuse ülekandmist elektromagnetlainete kaudu nimetatakse kiiritamine. Selle protsessi kaudu suudab Päike Maa pinda soojendada.
5) Homogeenset metallvarda pikkusega 1,5 m kuumutatakse, kuni selle temperatuur 25 ° C on 150 ° C. Arvestades, et selle riba lineaarse laienemise koefitsient on 1.2.10-5 ° C-¹ määrake varda lõplik pikkus pärast kuumutamist.
Resolutsioon
Lati laienemise tüüp on lineaarne. Seetõttu teeme selle riba lõpliku pikkuse arvutamiseks järgmise arvutuse:
Minu poolt. Rafael Helerbrock
