Termologi: konsepter, formler og øvelser

Hva er termologi?

Termologi er den vitenskapelige studien av fenomener relatert til varme og temperatur, som varmeoverføring, termisk likevekt, transformasjoner gjennomgått av gasser, endringer i fysisk tilstand, etc.

Temperatur

Temperatur det er mål på graden av agitering av partiklene som utgjør en kropp. En kropps temperatur er direkte proporsjonal hastigheten der atomer og molekyler vibrerer, roterer eller til og med overføres.

Temperaturen er en av de storhetergrunnleggende av naturen, sammen med T-bane Det er som sekund, for eksempel. På systemInternasjonalienheter (SI), er enheten som brukes til å måle temperaturen Kelvin (K). Denne temperaturskalaen betraktes som absolutt, da den ikke tillater negative verdier og kan bestemmes direkte av atomenes termiske vibrasjon. Derfor sier vi at lavest mulig temperatur er 0 K, også kjent som absolutt null.

Til tross for eksistensen av Kelvin, andre vanlige skalaer, basert på andre stoffer, for eksempel Celsius og Fahrenheit, fortsette å bli brukt i verden

. Figuren nedenfor viser tre termometre oppgradert på de vanligste eksisterende skalaene: Celsius,Kelvin og Fahrenheit:

termometriske skalaer

På vektertermometrisk brukes til å måle temperaturen fra en eller annen referanse. Vanligvis blir to faste punkter tatt som kroppen eller referansestoffet vil presentere de samme egenskapene som volum, tetthet, ledningsevne eller elektrisk motstand, lengde osv.

DE skalaCelsius det er det mest brukte termometeret i verden. Det er en celsius-skala, det vil si at den har 100 divisjoner av lik størrelse mellom de faste punktene, 0 ° C og 100 ° C, kalt grader. Siden det er en vanlig skala, innrømmer den negative temperaturer: dens absolutte null har en verdi på omtrent -273,5 ° C.

Seogså: Termometre og termometriske vekter

DE skalaFahrenheit, i sin tur brukes den i noen få land, som USA og England. Den ble utviklet slik at poenget med Fusjon vann er lik 32 ° F. Selv om det er lave temperaturer, er det derfor lite sannsynlig at det observeres negative temperaturer i land som bruker denne skalaen. temperaturen på kokende vann i Fahrenheit er 212 ° F.

DE skalaKelvin var basert på termisk omrøring av heliumatomer på en slik måte at når de når total hvile, får disse atomene en temperatur på 0 K. I dag vet vi at denne veldig lave temperaturen faktisk er uoppnåelig.

For å konvertere temperaturverdier uttrykt i en av skalaene nevnt ovenfor, kan vi bruke følgende ligninger:

T_K - temperatur i Kelvin
T_F - temperatur i Fahrenheit
T_Ç - temperatur i Celsius

Varme

vi sier det varme er den termiske energien som overføres mellom kroppene som møtes i temperaturermange forskjellige, derfor være en form for energi. Videre beveger varmen seg alltid fra kroppen med den høyeste temperaturen til kroppene med den laveste temperaturen, til termisk likevekt er etablert.

Varme kan overføres gjennom tre prosesser:

• Kjøring: varmeoverføring gjennom kontakt med overflater;

• Konveksjon: varmeoverføring på grunn av dannelsen av konvektive strømmer i en væske;

• Bestråling: varmeoverføring av elektromagnetiske bølger.

Seogså:Varmespredningsprosesser

Det er bare to former for varme: varmelatent og varmefølsom:

• Varmefølsom: er varmeformen som er ansvarlig for temperaturendringen i kroppen. Når en kropp mottar fornuftig varme, stiger temperaturen; når den samme kroppen gir opp fornuftig varme, faller temperaturen.

• Varmelatent: det er mengden varme som må overføres for at et legeme eller stoff kan endre dets fysiske tilstand. Når et legeme for eksempel har koke- eller smeltetemperatur, endres ikke temperaturen, selv om det forblir utsatt for en varmekilde. Det er ingen varmeendringer når en kropp utveksler latent varme, bare endringer i fysiske tilstander. Derfor sier vi at han mottar varmelatent.

Seogså: Forskjeller mellom fornuftig varme og latent varme

Termisk ekspansjon

DE utvidelsetermisk det oppstår når en kropp mottar eller gir bort store mengder varme. Ved siden av endringitemperatur eller din statiaggregering (fysisk tilstand), kan overføring av varme til kroppen forårsake endringer i dimensjonene. Termisk ekspansjon avhenger av temperaturvariasjonen som kroppen påføres, i tillegg til utvidelseskoeffisienten lineær,grunt og volumetrisk.

I henhold til kroppens form er det mulig å bestemme hvilken av dimensjonene som er mer favoriserte. For eksempel har en nål en langstrakt form, så den viktigste utvidelsen i dette tilfellet er lineær. Til sammen er det tre former for termisk ekspansjon:

• Lineær utvidelse: endring i kroppens lengde. Det avhenger av koeffisienten for lineær ekspansjon (α).

• Overfladisk utvidelse: endring gjennomgått av kroppsområdet. Det avhenger av overflateutvidelseskoeffisienten (β).

• Volumetrisk utvidelse: endring skjedde i volumet av en kropp. Det avhenger av den volumetriske ekspansjonskoeffisienten (γ).

Ekspansjonsfuger brukes slik at jernbanestengene ikke utvides og følgelig ikke bøyes.

Seogså:Termisk utvidelse av faste stoffer

Termodynamikk

DE Termodynamikk er et viktig område av termologi som studerer forholdet mellom varme,arbeid,temperatur og andre mengder, som press,volum, etc. Det er ansvarlig for etablering lover som styrer alle transformasjoner som materien kan gjennomgå, for eksempel energibesparelsesloven, også kjent som den første loven om termodynamikk.

Seogså:Grunnleggende om kalorimetri

Lær om lovene til termodynamikk og en kort beskrivelse av innholdet:

• Null lov om termodynamikk: er loven om termisk likevekt. Denne loven sier at alle legemer har en tendens til å utveksle varme til de når termisk likevekt.

• Første lov om termodynamikk: er loven til bevaring av energi. Denne loven sier at all varmen som mottas av et system under en termodynamisk prosess kan omdannes til arbeid eller til en økning i den indre energien.

• Andre lov om termodynamikk: er loven til entropi. Denne loven sier at alle systemer som mottar varme har en tendens til å oppnå lavere og lavere organisasjonsnivå.

• Tredje lov om termodynamikk: er loven om absolutt null. Denne loven forteller oss at absolutt null faktisk er uoppnåelig. Uansett hvor kald en kropp er, vil den aldri være på 0 K.

Termologiformler

Ta en titt på noen formler for termologi som kan være nyttige for studiet ditt:

• Konvertering av termometriske skalaer

• Sensitiv varmeberegning

  

  Spørsmål - fornuftig varme
  m - pasta
  ç - spesifikk varme
  AT - temperaturvariasjon

• Beregning av latent varme

Spørsmål - varme
m - pasta
L - latent varme

• lineær termisk utvidelse

  

  L - endelig lengde
  L₀ - startlengde
  AT - temperaturvariasjon
  α - lineær ekspansjonskoeffisient

• overflatetermisk utvidelse

  

  s - endelig område
  s₀ - innledende område
  AT - temperaturvariasjon
  β - koeffisient for overflateutvidelse

• Volumetrisk termisk utvidelse

  

  V - Endelig volum
  L₀ - startvolum
  AT - temperaturvariasjon
  γ - volumetrisk ekspansjonskoeffisient

• Første lov om termodynamikk

ΔU - intern energivariasjon
Spørsmål - varme
τ - arbeid

Sammendrag

• Temperatur: jo varmere et legeme er, jo større er vibrasjonen av molekylene. Slike uro kalles temperatur.

• Varme: når to legemer med forskjellige temperaturer møtes i termisk kontakt, overføres varme fra kroppen med høyere temperatur mot den mindre varme kroppen

• Vektertermometrisk: brukes til å representere temperaturer i forskjellige enheter, slik som Celsius og Fahrenheit.

• Utvidelsetermisk: når en kropp mottar varme og opplever temperaturøkninger, kan dens dimensjoner øke. Denne effekten kalles termisk ekspansjon.

Se også: Hva er forskjellen mellom varme og temperatur?

Termologi Øvelser

1) Et termometer kalibrert på Fahrenheit-skalaen indikerer en temperatur på 68 ° F. Hva er verdien av denne temperaturen på Celsius-skalaen?

Vedtak

å konvertere Fahrenheit i Celsius, vi vil bruke formelen nedenfor:

2) Et legeme med 10 g spesifikk varme lik 1,2 cal / g ° C utsettes for en temperaturvariasjon på 25 ° C. Bestem mengden varme som overføres til denne kroppen under prosessen.

Vedtak

Øvelsesuttalelsen sier at det var en variasjon i temperaturen for denne kroppen. Derfor vil vi bruke formelen som beregner mengden fornuftig varme:

Når vi tar dataene fra øvelsen, må vi:

3) I en termodynamisk prosess er 500 cal nødvendig for å smelte et legeme med en masse lik 10 g, som er i fast tilstand, ved smeltetemperaturen. Bestem den latente fusjonsvarmen til denne kroppen.

Vedtak

For å gjøre beregningen du ber om, bruker vi den latente varmeformelen:

Ved å bruke dataene som ble informert, må vi:

4) Sjekk alternativet som presenterer navnet på prosessen med varmeoverføring av elektromagnetiske bølger:

a) Kjøring

b) Konveksjon

c) Overføring

d) Bestråling

e) Utvidelse

Vedtak

Overføring av varme gjennom elektromagnetiske bølger kalles bestråling. Gjennom denne prosessen er solen i stand til å varme opp jordoverflaten.

5) En homogen metallstang med en lengde lik 1,5 m varmes opp til temperaturen på 25 ° C når 150 ° C. Tatt i betraktning at koeffisienten for lineær utvidelse av denne linjen er 1.2.10^-5 ° C^-¹, bestem den endelige lengden på stangen etter oppvarming.

Vedtak

Typen av utvidelse som en stang er utsatt for er lineær. Derfor, for å beregne den endelige lengden på denne linjen, vil vi gjøre følgende beregning:

Av meg. Rafael Helerbrock