Termit: käsitteet, kaavat ja harjoitukset

Mikä on termologia?

Termologia on tieteellinen tutkimus siihen liittyvistä ilmiöistä lämpöä ja lämpötila, kuten lämmönsiirto, lämpötasapaino, kaasujen läpikäymät muunnokset, fyysisen tilan muutokset jne.

Lämpötila

Lämpötila se on kehon muodostavien hiukkasten sekoitusasteen mitta. Rungon lämpötila on suora suhteellinen nopeus, jolla sen atomit ja molekyylit värisevät, pyörivät tai jopa kääntyvät.

Lämpötila on yksi suuruudetperusteet luonnon kanssa yhdessä metro Se on kuin toinen, esimerkiksi. Kohteessa järjestelmäänKansainvälinensisäänyksikköä (SI), lämpötilan mittaamiseen käytetty yksikkö on Kelvin (K). Tätä lämpötila-asteikkoa pidetään absoluuttisena, koska se ei myönnä negatiivisia arvoja ja se voidaan määrittää suoraan atomien lämpövärähtelyllä. Siksi sanomme, että alin mahdollinen lämpötila on 0 K, joka tunnetaan myös nimellä absoluuttinen nolla.

Kelvinin olemassaolosta huolimatta muut tavalliset asteikot, jotka perustuvat muihin aineisiin, kuten Celsius ja Fahrenheit, käytetään edelleen maailmassa

. Alla olevassa kuvassa on kolme lämpömittaria, jotka on porrastettu yleisimmillä asteikoilla: Celsius,Kelvin ja Fahrenheit:

lämpömittarit

Klo vaa'atlämpömittari käytetään lämpötilan mittaamiseen jostakin vertailusta. Yleensä otetaan kaksi kiinteää pistettä, joihin keho tai vertailuaine esittäisi samat ominaisuudet kuin tilavuus, tiheys, johtavuus tai sähköinen vastus, pituus jne.

THE mittakaavassaCelsius se on maailman eniten käytetty lämpömittari. Se on celsiusasteikko, ts. Sillä on 100 yhtä suurta jakoa kiinteiden pisteiden, 0 ºC ja 100 ºC välillä, joita kutsutaan asteiksi. Koska se on tavallinen asteikko, se myöntää negatiiviset lämpötilat: sen absoluuttisen nollan arvo on noin -273,5 ° C.

Katsomyös: Lämpömittarit ja lämpömittarit

THE mittakaavassaFahrenheit, sitä puolestaan ​​käytetään muutamissa maissa, kuten Yhdysvalloissa ja Englannissa. Se kehitettiin niin, että kohta Fuusio vettä on 32 ° F. Jopa matalien lämpötilojen saavuttaminen on epätodennäköistä, että negatiivisia lämpötiloja havaitaan maissa, jotka käyttävät tätä asteikkoa. lämpötilan kiehuva vettä Fahrenheitissa on 212 ° F.

THE mittakaavassaKelvin perustui heliumatomien termiseen sekoitukseen siten, että saavutettuaan täydellisen lepoajan näiden atomien lämpötila on 0 K. Tänään tiedämme, että tämä erittäin matala lämpötila on oikeastaan saavuttamaton.

Yhdessä edellä mainituista asteikoista ilmaistavien lämpötila-arvojen muuntamiseksi voimme käyttää seuraavia yhtälöitä:

T_K - lämpötila Kelvinissä
T_F - lämpötila Fahrenheitissa
T_Ç - lämpötila celsiusasteina

Lämpö

me sanomme sen lämpöä on lämpöenergia, joka siirtyy sisään tulevien kappaleiden välillä lämpötiloissamonta erilaista, siksi se on energiamuoto. Lisäksi lämpö kulkee aina korkeimman lämpötilan kehosta alimman lämpötilan kappaleisiin, kunnes lämpötasapaino on vakiintunut.

Lämpö voidaan siirtää kolmella prosessilla:

• Ajo: lämmönsiirto kosketuksessa pintojen kanssa;

• Konvektio: lämmönsiirto johtuen konvektiivisten virtojen muodostumisesta nesteessä;

• Säteily: lämmönsiirto sähkömagneettisten aaltojen avulla.

Katsomyös:Lämmön etenemisprosessit

Lämpöä on vain kahta muotoa: lämpöäpiilevä ja lämpöäherkkä:

• Lämpöherkkä: on lämmön muoto, joka on vastuussa kehon lämpötilan muutoksesta. Kun keho saa järkevää lämpöä, sen lämpötila nousee; kun sama elin luovuttaa järkevää lämpöä, sen lämpötila laskee.

• Lämpöpiilevä: se on lämmön määrä, joka on siirrettävä, jotta keho tai aine muuttaa fyysistä tilaa. Kun ruumis on esimerkiksi kiehumis- tai sulamislämpötilassa, sen lämpötila ei muutu, vaikka se pysyisikin alttiina lämmönlähteelle. Lämmönmuutoksia ei tapahdu, kun keho vaihtaa piilevää lämpöä, vain fyysisten tilojen muutokset. Siksi sanomme, että hän saa lämpöäpiilevä.

Katsomyös: Herkän lämmön ja piilevän lämmön erot

Lämpölaajeneminen

THE laajentuminenlämpö se tapahtuu, kun keho vastaanottaa tai luovuttaa suuria määriä lämpöä. Lisäksi muuttaasisäänlämpötila tai sinun osavaltiosisäänyhdistäminen (fyysinen tila), lämmön siirtyminen kehoon voi aiheuttaa muutoksia sen mitoissa. Lämpölaajeneminen riippuu kehon kärsimästä lämpötilan vaihtelusta sen laajenemiskertoimen lisäksi lineaarinen,matala ja tilavuus.

Rungon muodon mukaan on mahdollista määrittää, mitkä sen mitat ovat suosittuja. Esimerkiksi neulalla on pitkänomainen muoto, joten tärkein laajennus tässä tapauksessa on lineaarinen. Lämpölaajenemista on kaikkiaan kolme:

• Lineaarinen dilataatio: kehon pituuden muutos. Se riippuu sen lineaarisen laajenemiskertoimesta (α).

• Pinnallinen laajentuminen: kehon pinta-ala on muuttunut. Se riippuu pintalaajennuskertoimesta (β).

• Tilavuuslaajennus: ruumiin tilavuudessa tapahtui muutos. Se riippuu tilavuuslaajenemiskertoimesta (γ).

Laajennusliitoksia käytetään niin, että rautatietangot eivät laajene eivätkä näin ollen taipu.

Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)

Katsomyös:Kiintoaineiden lämpölaajeneminen

Termodynamiikka

THE Termodynamiikka on tärkeä termologian alue, joka tutkii niiden välisiä suhteita lämpö,työ,lämpötila ja muut määrät, kuten paine,määrä, jne. Se on vastuussa perustamisesta lait jotka hallitsevat kaikkia aineen läpi tapahtuvia muutoksia, kuten energiansäästölaki, joka tunnetaan myös nimellä termodynamiikan ensimmäinen laki.

Katsomyös:Kalorimetrian perusteet

Tutustu termodynamiikan lakeihin ja lyhyt kuvaus sen sisällöstä:

• Termodynamiikan nolla laki: on termisen tasapainon laki. Tämä laki sanoo, että kaikilla elimillä on taipumus vaihtaa lämpöä, kunnes ne saavuttavat lämpötasapainon.

• Ensimmäinen termodynamiikan laki: on suojelu energiaa. Tämän lain mukaan koko lämpö, ​​jonka järjestelmä vastaanottaa termodynaamisen prosessin aikana, voidaan muuntaa työksi tai sen sisäisen energian kasvuksi.

• Toinen termodynamiikan laki: on haje. Tässä laissa todetaan, että kaikilla lämpöä vastaanottavilla järjestelmillä on taipumus saavuttaa järjestäytymisastetta yhä matalammaksi.

• Kolmas termodynamiikan laki: on absoluuttisen nollan laki. Tämä laki kertoo meille, että absoluuttista nollaa ei voida saavuttaa. Ei ole väliä kuinka kylmä ruumis on, se ei koskaan ole 0 K.

Termologian kaavat

Katso joitain Thermology-kaavoja, joista voi olla hyötyä tutkimuksessasi:

• Lämpömittakaavan muuntaminen

• Herkän lämmön laskenta

  

  Q - järkevä lämpö
  m - pasta
  ç - ominaislämpö
  ΔT - lämpötilan vaihtelu

• Latentin lämmön laskeminen

Q - lämpö
m - pasta
L - piilevä lämpö

• lineaarinen lämpölaajeneminen

  

  L - lopullinen pituus
  L₀ - alkupituus
  ΔT - lämpötilan vaihtelu
  α - lineaarinen laajenemiskerroin

• pinnan lämpölaajeneminen

  

  s - lopullinen alue
  s₀ - alkupinta-ala
  ΔT - lämpötilan vaihtelu
  β - pintalaajennuskerroin

• Volumetrinen lämpölaajeneminen

  

  V - Lopullinen määrä
  L₀ - alkutilavuus
  ΔT - lämpötilan vaihtelu
  γ - tilavuuslaajenemiskerroin

• Ensimmäinen termodynamiikan laki

ΔU - sisäinen energian vaihtelu
Q - lämpö
τ - työ

Yhteenveto

• Lämpötila: mitä kuumempi kappale on, sitä suurempi on sen molekyylien tärinä. Tällaista sekoitusta kutsutaan lämpötilaksi.

• Lämpö: kun kaksi eri lämpötilaa olevaa elintä kohtaavat lämpökosketuksessa, lämpö siirtyy korkeamman lämpötilan kappaleesta kohti vähemmän kuumaa kehoa

• Vaakalämpömittari: käytetään kuvaamaan lämpötiloja eri yksiköissä, kuten Celsius ja Fahrenheit.

• Laajentuminenlämpö: kun keho saa lämpöä ja kokee lämpötilan nousua, sen mitat voivat kasvaa. Tätä vaikutusta kutsutaan lämpölaajenemiseksi.

Katso myös: Mikä on lämmön ja lämpötilan ero?

Lämpöharjoitukset

1) Fahrenheit-asteikolla kalibroitu lämpömittari osoittaa lämpötilan 68 ° F. Mikä on tämän lämpötilan arvo Celsius-asteikolla?

Resoluutio

muuntaa Fahrenheit sisään Celsius, käytämme seuraavaa kaavaa:

2) Runko, jossa on 10 g ominaislämpöä, joka on 1,2 cal / g ° C, altistetaan lämpötilan vaihtelulle 25 ° C. Määritä tähän kehoon prosessin aikana siirtyvän lämmön määrä.

Resoluutio

Harjoituslausunnossa todetaan, että tämän ruumiin lämpötila vaihteli. Siksi käytämme kaavaa, joka laskee järkevän lämmön määrän:

Kun otetaan huomioon harjoituksen antamat tiedot, meidän on

3) Termodynaamisessa prosessissa tarvitaan 500 cal sulamaan kiinteässä tilassa olevan ruumiin, jonka massa on 10 g, sulamislämpötilassa. Määritä tämän kehon piilevä fuusiolämpö.

Resoluutio

Pyytämäsi laskutoimituksessa käytetään piilolämpökaavaa:

Käyttämällä ilmoitettuja tietoja meidän on:

4) Tarkista vaihtoehto, joka esittää sähkömagneettisten aaltojen lämmönsiirtoprosessin nimen:

a) Ajaminen

b) Konvektio

c) Lähetys

d) Säteily

e) Laajennus

Resoluutio

Lämmönsiirtoa sähkömagneettisten aaltojen kautta kutsutaan säteilytys. Tämän prosessin kautta aurinko pystyy lämmittämään maapallon pinnan.

5) Homogeenista metallitankoa, jonka pituus on 1,5 m, kuumennetaan, kunnes sen lämpötila 25 ° C saavuttaa 150 ° C. Ottaen huomioon, että tämän palkin lineaarisen laajenemiskerroin on 1.2.10^-5 ° C^-¹, määritä tangon lopullinen pituus kuumennuksen jälkeen.

Resoluutio

Tangon kärsimä dilaaatio on lineaarinen. Siksi tämän palkin lopullisen pituuden laskemiseksi teemme seuraavan laskelman:

Minun luona. Rafael Helerbrock

Lämpö on eräänlainen energianmuoto, joka syntyy erilaisten lämpötilojen omaavien kappaleiden välillä. Yksi lämmönsiirron muodoista syntyy, kun lämmitetyn nesteen virrat liikkuvat sisäisesti. Tarkista tämän tyyppisen lämmönsiirron nimi:

Hyvin kuumana päivänä on mahdollista havaita, että johtava lanka, joka yhdistää kaksi pylvästä, näyttää olevan pidempi kuin kylminä päivinä. Tämä tapahtuu ilmiön seurauksena: