Termológia: fogalmak, képletek és gyakorlatok

Mi a termológia?

Termológia a kapcsolódó jelenségek tudományos vizsgálata hő és a hőfok, ilyenek a hőátadás, a hőegyensúly, a gázok által átalakított átalakulások, a fizikai állapot változásai stb.

Hőfok

Hőfok ez a testet alkotó részecskék keverési fokának mértéke. A test hőmérséklete közvetlen arányos az atomok és molekulák rezgési, forgási vagy akár fordítási sebessége.

A hőmérséklet az egyik nagyságokalapjai a természet, a metró Olyan mint második, például. A rendszerNemzetköziban benegységek (SI), a hőmérséklet mérésére használt egység Kelvin (K). Ezt a hőmérsékleti skálát abszolútnak tekintik, mivel nem ismeri el a negatív értékeket, és közvetlenül meghatározható az atomok termikus rezgésével. Ezért azt mondjuk, hogy a lehető legalacsonyabb hőmérséklet 0 K, más néven abszolút nulla.

A Kelvin létezése ellenére más szokásos mérlegek, más anyagokon alapulnak, mint pl Celsius és Fahrenheit, továbbra is használják a világon. Az alábbi ábra három hőmérőt mutat be a legáltalánosabb mérlegen: Celsius,Kelvin és Fahrenheit:

hőmérő mérlegek

Nál nél Mérleghőmérő a hőmérséklet mérésére szolgálnak valamilyen referencia alapján. Általában két rögzített pontot veszünk fel, amelyeken a test vagy a referenciaanyag jelen lenne ugyanazok a tulajdonságok, mint térfogat, sűrűség, vezetőképesség vagy elektromos ellenállás, hossz stb.

A skálaCelsius ez a világon leggyakrabban használt hőmérő. Ez egy Celsius-fokos skála, azaz 100 egyenlő nagyságú felosztása van a rögzített pontjai között, 0 ° C és 100 ° C között, úgynevezett fokokban. Mivel ez egy szokásos skála, negatív hőmérsékleteket fogad el: abszolút nulla értéke megközelítőleg -273,5 ° C.

Nézis: Hőmérők és hőmérők

A skálaFahrenheit, viszont néhány országban használják, például az Egyesült Államokban és Angliában. Úgy fejlesztették ki, hogy a lényeg Fúzió víz értéke 32 ° F. Így még alacsony hőmérséklet elérése esetén sem valószínű, hogy negatív hőmérséklet figyelhető meg azokban az országokban, amelyek ezt a skálát használják. hőmérséklete forró víz Fahrenheitben 212 ° F.

A skálaKelvin a hélium atomok termikus keverésén alapult, oly módon, hogy amikor elérik a teljes nyugalmat, ezek az atomok 0 K hőmérsékletet kapnak. Ma már tudjuk, hogy ez a nagyon alacsony hőmérséklet valójában elérhetetlen.

A fenti skálák egyikében kifejezett hőmérsékleti értékek konvertálásához a következő egyenleteket használhatjuk:

T_K - hőmérséklet Kelvinben
T_F - hőmérséklet Fahrenheit-ben
T_Ç - hőmérséklet Celsius-fokban

Hő

ezt mondjuk hő a belépő testek között átvitt hőenergia hőmérsékleteksok különböző, ezért egyfajta energia. Ezenkívül a hő mindig a legmagasabb hőmérsékletű testből a legalacsonyabb hőmérsékletű testekbe jut, amíg meg nem alakul a hőegyensúly.

A hő három folyamaton keresztül továbbítható:

• Vezetés: hőátadás a felületekkel való érintkezés útján;

• Konvekció: hőátadás a konvektív áramok képződése miatt egy folyadékban;

• Sugárzás: hőátadás elektromágneses hullámok által.

Nézis:Hőterjedési folyamatok

A hőnek csak két formája létezik: hőrejtett és hőérzékeny:

• Hőérzékeny: a test hőmennyiségének változásáért felelős hőforma. Amikor egy test érzékeny hőt kap, annak hőmérséklete emelkedik; amikor ugyanaz a test érzékeny hőt ad le, hőmérséklete csökken.

• Hőrejtett: ez az a hőmennyiség, amelyet át kell adni ahhoz, hogy egy test vagy anyag megváltoztassa a fizikai állapotát. Ha például a test forrási vagy olvadási hőmérsékleten van, akkor a hőmérséklete nem változik, még akkor sem, ha hőforrásnak van kitéve. Nincs hőváltozás, amikor a test látens hőcserét végez, csak a fizikai állapotok változása. Ezért mondjuk, hogy fogad hőrejtett.

Nézis: Különbségek az érzékeny hő és a látens hő között

Hőtágulás

A tágulástermikus akkor fordul elő, amikor a test nagy mennyiségű hőt kap vagy ad le. mellett változásban benhőfok vagy a tied állapotban benösszesítés (fizikai állapot), a hő átadása egy testnek változásokat okozhat a méreteiben. A hőtágulás a hőtágulási együtthatón kívül a test által elszenvedett hőmérséklet-változástól is függ lineáris,sekély és térfogat.

A test alakja alapján meghatározható, hogy melyik mérete legyen előnyösebb. Például egy tűnek hosszúkás alakja van, ezért a legfontosabb dilatáció ebben az esetben a lineáris. Összesen háromféle hőtágulás létezik:

• Lineáris tágulás: a test hosszának változása. A lineáris tágulási együtthatójától (α) függ.

• Felületi tágulás: egy test területe által bekövetkezett változás. Ez a felületi tágulási együtthatótól (β) függ.

• Térfogat-tágulás: a test térfogatában változás következett be. Ez a térfogati tágulási együtthatótól (γ) függ.

Tágulási hézagokat használnak, hogy a vasúti rudak ne táguljanak és következésképpen ne hajlítsanak meg.

Ne álljon meg most... A reklám után még több van;)

Nézis:A szilárd anyagok hőtágulása

Termodinamika

A Termodinamika a termológia fontos területe, amely a közötti kapcsolatokat tanulmányozza hő,munka,hőfok és egyéb mennyiségek, mint nyomás,hangerő, stb. Feladata a létrehozása törvényeket amelyek minden olyan átalakulást szabályoznak, amelyeken az anyag áteshet, mint például az energiatakarékosság törvénye, más néven a termodinamika első törvénye.

Nézis:A kalorimetria alapjai

Ismerje meg a termodinamika törvényeit és annak tartalmának rövid leírását:

• A termodinamika nulla törvénye: a hőegyensúly törvénye. Ez a törvény azt mondja, hogy minden test hajlamos a hőcserére, amíg el nem éri a hőegyensúlyt.

• A termodinamika első törvénye: törvénye Megőrzés energia. Ez a törvény kimondja, hogy a termodinamikai folyamat során a rendszer által kapott teljes hő átalakulhat munkává vagy belső energiájának növekedésévé.

• A termodinamika második törvénye: törvénye entrópia. Ez a törvény kimondja, hogy minden hőt kapó rendszer általában egyre alacsonyabb szintű szervezettséget ér el.

• A termodinamika harmadik törvénye: az abszolút nulla törvénye. Ez a törvény azt mondja nekünk, hogy az abszolút nulla valójában nem érhető el. Nem számít, milyen hideg a test, soha nem lesz 0 K-nál.

Termológiai képletek

Nézzen meg néhány Thermology képletet, amely hasznos lehet a tanulmányához:

• Hőmérő mérlegek átalakítása

• Érzékeny hő kiszámítása

  

  Q - érzékelhető hő
  m - tészta
  ç - fajlagos hő
  ΔT - hőmérséklet-változás

• A látens hő kiszámítása

Q - hő
m - tészta
L - látens hő

• lineáris hőtágulás

  

  L - végső hossz
  L₀ - kezdeti hossz
  ΔT - hőmérséklet-változás
  α - lineáris tágulási együttható

• felületi hőtágulás

  

  s - végső terület
  s₀ - kezdeti terület
  ΔT - hőmérséklet-változás
  β - a felület tágulási együtthatója

• Térfogati hőtágulás

  

  V - Végső kötet
  L₀ - kezdeti kötet
  ΔT - hőmérséklet-változás
  γ - térfogati tágulási együttható

• A termodinamika első törvénye

ΔU - belső energiaváltozás
Q - hő
τ - munka

Összegzés

• Hőfok: minél melegebb egy test, annál nagyobb a molekulák rezgése. Az ilyen keverést hőmérsékletnek nevezzük.

• Hő: amikor két különböző hőmérsékletű test termikus érintkezésben találkozik, a hő átkerül a magasabb hőmérsékletű testből a kevésbé forró test felé

• Mérleghőmérő: a különböző egységekben, például Celsiusban és Fahrenheitben szereplő hőmérsékletek ábrázolására szolgálnak.

• Tágulástermikus: amikor a test hőt kap, és a hőmérséklet növekedését tapasztalja, annak méretei növekedhetnek. Ezt a hatást hőtágulásnak nevezzük.

Lásd még: Mi a különbség a hő és a hőmérséklet között?

Termológiai gyakorlatok

1) A Fahrenheit-skálán kalibrált hőmérő 68 ° F hőmérsékletet jelez. Mennyit ér ez a hőmérséklet a Celsius-skálán?

Felbontás

átalakít Fahrenheit ban ben Celsius, az alábbi képletet fogjuk használni:

2) A testet, amelynek 10 g fajlagos hője 1,2 cal / g ° C, 25 ° C hőmérséklet-változásnak vetik alá. Határozza meg a folyamat során erre a testre továbbított hő mennyiségét.

Felbontás

A gyakorlat kimondja, hogy ennek a testnek a hőmérséklete változó volt. Ezért azt a képletet fogjuk használni, amely kiszámítja az érzékeny hő mennyiségét:

A gyakorlat által szolgáltatott adatokat figyelembe véve:

3) Termodinamikai folyamatban 500 kalóra van szükség egy 10 g tömegű test szilárd állapotban lévő olvadásához olvadási hőmérsékletén. Határozza meg e test látens fúziós hőjét.

Felbontás

A kért számításhoz a látens hő képletét használjuk:

A tájékoztatott adatok felhasználásával:

4) Ellenőrizze az elektromágneses hullámokkal történő hőátadás folyamatának nevét bemutató alternatívát:

a) Vezetés

b) Konvekció

c) Adás

d) besugárzás

e) Tágulás

Felbontás

A hő átadását elektromágneses hullámokon keresztül nevezzük sugárzás. Ezen a folyamaton keresztül a Nap képes felmelegíteni a Föld felszínét.

5) Egy 1,5 m hosszú homogén fémrudat addig melegítenek, amíg 25 ° C-os hőmérséklete el nem éri a 150 ° C-ot. Figyelembe véve, hogy ennek a sávnak a lineáris tágulási együtthatója 1.2.10^-5 ° C^-1, határozzuk meg a rúd végső hosszát melegítés után.

Felbontás

Az a fajta dilatáció, amelyet egy rúd szenved lineáris. Ezért a sáv végső hosszának kiszámításához a következő számítást fogjuk elvégezni:

Általam. Rafael Helerbrock

A hő az energia egyik formája, amely különböző hőmérsékletű testek között keletkezik. A hőátadás egyik formája akkor merül fel, ha a fűtött folyadék áramának belső mozgása van. Ellenőrizze az ilyen típusú hőátadás nevét:

Egy nagyon forró napon megfigyelhető, hogy a két pólust összekötő vezető vezeték hosszabbnak tűnik, mint a hideg napokon. Ez egy úgynevezett jelenség eredményeként történik: