Termologi: konsep, rumus, dan latihan

Apa itu Termologi?

Termologi adalah studi ilmiah tentang fenomena yang berkaitan dengan panas dan suhu, seperti perpindahan panas, kesetimbangan termal, transformasi yang dialami oleh gas, perubahan keadaan fisik, dll.

Suhu

Suhu itu adalah ukuran tingkat agitasi partikel yang membentuk tubuh. Suhu tubuh secara langsung sebanding kecepatan di mana atom dan molekulnya bergetar, berputar atau bahkan menerjemahkan.

Suhu merupakan salah satu kehebatandasar-dasar alam, bersama dengan kereta bawah tanah Ini seperti kedua, sebagai contoh. Pada sistemInternasionaldiunit (SI), satuan yang digunakan untuk mengukur suhu adalah Kelvin (K). Skala suhu ini dianggap mutlak, karena tidak mengakui nilai negatif dan dapat langsung ditentukan oleh getaran termal atom. Oleh karena itu, kami mengatakan bahwa suhu serendah mungkin adalah 0 K, juga dikenal sebagai nol mutlak.

Terlepas dari keberadaan Kelvin, skala biasa lainnya, berdasarkan zat lain, seperti Celsius dan Fahrenheit, terus digunakan di dunia. Gambar di bawah menunjukkan tiga termometer yang lulus pada skala yang paling umum yang ada:

Celsius,Kelvin dan Fahrenheit:

timbangan termometrik

Di timbangantermometrik digunakan untuk mengukur suhu dari beberapa referensi. Umumnya, dua titik tetap diambil ke mana tubuh atau zat referensi akan hadir sifat yang sama seperti volume, kepadatan, konduktivitas atau hambatan listrik, panjang, dll.

ITU skalaCelsius ini adalah termometer yang paling banyak digunakan di dunia. Ini adalah skala celcius, yaitu, ia memiliki 100 pembagian dengan ukuran yang sama antara titik-titik tetapnya, 0 C dan 100 C, yang disebut derajat. Karena ini adalah skala biasa, ia mengakui suhu negatif: nol mutlaknya memiliki nilai kira-kira -273,5 °C.

Lihatjuga: Termometer dan timbangan termometrik

ITU skalaFahrenheit, pada gilirannya, digunakan di beberapa negara, seperti Amerika Serikat dan Inggris. Ini dikembangkan sehingga intinya Fusi air sama dengan 32°F. Jadi, bahkan mencapai suhu rendah, tidak mungkin suhu negatif diamati di negara-negara yang menggunakan skala ini. suhu mendidih air dalam Fahrenheit adalah 212°F.

ITU skalaKelvin didasarkan pada agitasi termal atom helium sedemikian rupa sehingga, ketika mereka mencapai istirahat total, atom-atom ini diberi suhu 0 K. Hari ini, kita tahu bahwa suhu yang sangat rendah ini sebenarnya tidak terjangkau.

Untuk mengkonversi nilai suhu yang dinyatakan dalam salah satu skala yang disebutkan di atas, kita dapat menggunakan persamaan berikut:

T_K – suhu dalam Kelvin
T_F – suhu dalam Fahrenheit
T_Ç – suhu dalam Celcius

Panas

kami mengatakan itu panas adalah energi panas yang ditransfer antara benda-benda yang bertemu di suhubanyak perbedaan, karena itu menjadi bentuk energi. Selanjutnya, kalor selalu berpindah dari benda yang bersuhu tertinggi ke benda yang bersuhu paling rendah, sampai kesetimbangan termal tercapai.

Panas dapat ditransmisikan melalui tiga proses:

• Menyetir: transmisi panas melalui kontak dengan permukaan;

• Konveksi: transmisi panas karena pembentukan arus konvektif dalam fluida;

• Penyinaran: transmisi panas oleh gelombang elektromagnetik.

Lihatjuga:Proses propagasi panas

Hanya ada dua bentuk panas: panasterpendam dan panaspeka:

• Panaspeka: adalah bentuk panas yang bertanggung jawab atas perubahan suhu dalam suatu benda. Ketika tubuh menerima panas yang masuk akal, suhunya naik; ketika tubuh yang sama melepaskan panas yang masuk akal, suhunya turun.

• Panasterpendam: itu adalah jumlah panas yang harus ditransfer untuk tubuh atau zat untuk mengubah keadaan fisiknya. Ketika suatu benda berada pada suhu mendidih atau meleleh, misalnya, suhunya tidak berubah, bahkan jika tetap terkena sumber panas. Tidak ada perubahan panas ketika tubuh bertukar panas laten, hanya perubahan keadaan fisik. Itu sebabnya kami mengatakan dia menerima panasterpendam.

Lihatjuga: Perbedaan panas sensibel dan panas laten

Ekspansi termal

ITU pelebaranpanas itu terjadi ketika tubuh menerima atau memberikan sejumlah besar panas. disamping perubahandisuhu atau milikmu negaradipengumpulan (keadaan fisik), perpindahan panas ke suatu benda dapat menyebabkan perubahan dimensinya. Ekspansi termal tergantung pada variasi suhu yang dialami benda, selain koefisien muainya linier,dangkal dan volumetrik.

Menurut bentuk tubuh, dimungkinkan untuk menentukan dimensi mana yang lebih disukai. Misalnya jarum memiliki bentuk memanjang, maka pelebaran yang paling penting dalam hal ini adalah linier. Secara keseluruhan, ada tiga bentuk ekspansi termal:

• Dilatasi linier: perubahan panjang tubuh. Itu tergantung pada koefisien ekspansi liniernya (α).

• Dilatasi superfisial: perubahan yang dialami oleh area tubuh. Itu tergantung pada koefisien ekspansi permukaan (β).

• Dilatasi volumetrik: terjadi perubahan volume benda. Itu tergantung pada koefisien ekspansi volumetrik (γ).

Sambungan ekspansi digunakan agar batang rel kereta api tidak melebar dan, akibatnya, tidak menekuk.

Lihatjuga:Ekspansi termal padatan

Termodinamika

ITU Termodinamika adalah bidang penting Termologi yang mempelajari hubungan antara panas,kerja,suhu dan jumlah lainnya, seperti tekanan,volume, dll. Ini bertanggung jawab untuk membangun hukum yang mengatur semua transformasi yang dapat dialami oleh materi, seperti hukum kekekalan energi, juga dikenal sebagai hukum pertama termodinamika.

Lihatjuga:Dasar-dasar Kalorimetri

Pelajari tentang hukum termodinamika dan deskripsi singkat tentang isinya:

• Hukum Nol Termodinamika: adalah hukum kesetimbangan termal. Hukum ini mengatakan bahwa semua benda cenderung bertukar panas sampai mereka mencapai kesetimbangan termal.

• Hukum Pertama Termodinamika: adalah hukum konservasi energi. Hukum ini menyatakan bahwa semua panas yang diterima oleh suatu sistem selama proses termodinamika dapat diubah menjadi kerja atau menjadi peningkatan energi internalnya.

• Hukum Kedua Termodinamika: adalah hukum entropi. Hukum ini menyatakan bahwa semua sistem yang menerima panas cenderung mencapai tingkat organisasi yang lebih rendah dan lebih rendah.

• Hukum Ketiga Termodinamika: adalah hukum nol mutlak. Hukum ini memberi tahu kita bahwa nol mutlak sebenarnya tidak dapat dicapai. Tidak peduli seberapa dingin tubuh, tidak akan pernah berada pada 0 K.

Rumus Termologi

Lihat beberapa rumus Termologi yang mungkin berguna untuk studi Anda:

• Konversi skala termometrik

• Perhitungan panas sensitif

  

  Q - panas sensibel
  saya - Semacam spageti
  ç - panas spesifik
  T - variasi suhu

• Perhitungan panas laten

Q – panas
saya - Semacam spageti
L - panas laten

• dilatasi termal linier linear

  

  L - panjang akhir
  L₀ - panjang awal
  T - variasi suhu
  α – koefisien ekspansi linier

• pelebaran termal permukaan

  

  s – daerah akhir
  s₀ – daerah awal
  T - variasi suhu
  β – koefisien ekspansi permukaan

• Dilatasi termal volumetrik

  

  V - Volume Akhir
  L₀ – volume awal
  T - variasi suhu
  γ – koefisien ekspansi volumetrik

• Hukum Pertama Termodinamika

U – variasi energi internal
Q – panas
τ - kerja

Ringkasan

• Suhu: semakin panas suatu benda, semakin besar getaran molekul-molekulnya. Agitasi seperti itu disebut suhu.

• Panas: ketika dua benda yang suhunya berbeda bertemu dalam kontak termal, panas dipindahkan dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang kurang panas hot

• Timbangantermometrik: digunakan untuk mewakili suhu dalam satuan yang berbeda, seperti Celcius dan Fahrenheit.

• Pelebaranpanas: ketika tubuh menerima panas dan mengalami peningkatan suhu, dimensinya dapat meningkat. Efek ini disebut ekspansi termal.

Lihat juga: Apa perbedaan antara panas dan suhu?

Latihan Termologi

1) Termometer yang dikalibrasi pada skala Fahrenheit menunjukkan suhu 68°F. Berapa nilai suhu ini pada skala Celcius?

Resolusi

untuk mengubah Fahrenheit di Celsius, kita akan menggunakan rumus di bawah ini:

2) Sebuah benda dengan 10 g kalor jenis sama dengan 1,2 kal/g °C dikenai variasi suhu 25 °C. Tentukan jumlah panas yang ditransfer ke tubuh ini selama proses.

Resolusi

Pernyataan latihan menyatakan bahwa ada variasi suhu untuk tubuh ini. Oleh karena itu, kami akan menggunakan rumus yang menghitung jumlah panas sensibel:

Mengambil data yang diberikan oleh latihan, kita harus:

3) Dalam proses termodinamika, 500 kal diperlukan untuk melelehkan benda dengan massa sama dengan 10 g, yang dalam keadaan padat, pada suhu lelehnya. Tentukan panas laten peleburan benda ini.

Resolusi

Untuk membuat perhitungan yang Anda minta, kami akan menggunakan rumus kalor laten:

Dengan menggunakan data yang diinformasikan, kita harus:

4) Periksa alternatif yang menyajikan nama proses transmisi panas oleh gelombang elektromagnetik:

a) Mengemudi

b) Konveksi

c) Transmisi

d) Iradiasi

e) Dilatasi

Resolusi

Perpindahan panas melalui gelombang elektromagnetik disebut penyinaran. Melalui proses ini, Matahari mampu memanaskan permukaan bumi.

5) Sebuah batangan logam homogen dengan panjang 1,5 m dipanaskan sampai suhu 25 °C mencapai 150 °C. Mempertimbangkan bahwa koefisien ekspansi linier batang ini adalah 1.2.10^-5 °C^-, tentukan panjang akhir batang setelah dipanaskan.

Resolusi

Jenis pelebaran yang dialami batang adalah linier. Oleh karena itu, untuk menghitung panjang akhir bilah ini, kami akan melakukan perhitungan berikut:

Oleh Saya. Rafael Helerbrock