Terminoloogia: mõisted, valemid ja harjutused

Mis on termoloogia?

Termoloogia on teadusega seotud nähtused, mis on seotud 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:

T_K - temperatuur Kelvinis
T_F - temperatuur Fahrenheitides
T_Ç - 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 eelistatum. 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.

Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)

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 transformatsioone, mida aine võib läbi teha, näiteks energiasäästu seadus, mida nimetatakse ka termodünaamika esimeseks seaduseks.

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 saavutavad järjest madalama korralduse taseme.

• 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 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 soojendada Maa pinda.

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

Kuumus on energia liikuv vorm, mis tekib erineva temperatuuriga kehade vahel. Üks soojusülekande vormidest tekib siis, kui toimub kuumutatud vedeliku voolude sisemine liikumine. Kontrollige seda tüüpi soojusülekande nime:

Väga kuumal päeval on võimalik täheldada, et kahte poolust ühendav juhtmestik näib olevat pikem kui külmadel päevadel. See juhtub nähtuse nimega: