Terminológia: pojmy, vzorce a cvičenia

Čo je to termológia?

Termológia je vedecké štúdium javov súvisiacich s teplo a teplota, ako je prenos tepla, tepelná rovnováha, premeny, ktoré prechádzajú plynmi, zmeny fyzikálneho stavu atď.

Teplota

Teplota je to miera stupňa rozrušenia častíc, ktoré tvoria telo. Teplota tela je priamo proporcionálny rýchlosť, akou jeho atómy a molekuly vibrujú, rotujú alebo sa dokonca prekladajú.

Teplota je jednou z veľkostizáklady prírody spolu s metro Je to ako druhý, napríklad. Na systémMedzinárodnývJednotky (SI), jednotka použitá na meranie teploty je Kelvin (K). Táto teplotná stupnica sa považuje za absolútnu, pretože nepripúšťa záporné hodnoty a je možné ju priamo určiť tepelnou vibráciou atómov. Preto hovoríme, že najnižšia možná teplota je 0 K, známa tiež ako absolútna nula.

Napriek existencii Kelvina, ďalšie obvyklé stupnice, založené na iných látkach, ako napr Celzia a Fahrenheit, sa vo svete naďalej používajú. Nasledujúci obrázok zobrazuje tri teplomery odstupňované na najbežnejších existujúcich stupniciach: Celzia,Kelvin a Fahrenheit:

teplomerové váhy

O váhyteplomer sa používajú na meranie teploty z nejakej referencie. Spravidla sa berú do úvahy dva pevné body, v ktorých by sa nachádzalo telo alebo referenčná látka rovnaké vlastnosti ako objem, hustota, vodivosť alebo elektrický odpor, dĺžka atď.

THE mierkaCelzia je to najpoužívanejší teplomer na svete. Je to stupnica Celsia, to znamená, že má 100 divízií rovnakej veľkosti medzi svojimi pevnými bodmi, 0 ° C a 100 ° C, nazývanými stupne. Pretože je to obvyklá stupnica, pripúšťa záporné teploty: jej absolútna nula má hodnotu približne -273,5 ° C.

Pozritiež: Teplomery a teplomery

THE mierkaFahrenheit, na druhej strane sa používa v niekoľkých krajinách, napríklad v Spojených štátoch a Anglicku. Bol vyvinutý tak, aby mal zmysel Fúzia vody sa rovná 32 ° F. Preto je nepravdepodobné, že aj pri dosiahnutí nízkych teplôt sú v krajinách, ktoré používajú túto stupnicu, negatívne teploty. teplota vriaci vody vo Fahrenheite je 212 ° F.

THE mierkaKelvin bol založený na tepelnom miešaní atómov hélia takým spôsobom, že keď dosiahli celkový odpočinok, bola týmto atómom priradená teplota 0 K. Dnes vieme, že táto veľmi nízka teplota je v skutočnosti nedosiahnuteľný.

Na prevod hodnôt teploty vyjadrených v jednej z vyššie uvedených stupníc môžeme použiť nasledujúce rovnice:

T_K - teplota v Kelvinoch
T_F - teplota vo stupňoch Fahrenheita
T_Ç - teplota v stupňoch Celzia

Zahrejte

hovoríme to teplo je tepelná energia prenášaná medzi telesami, ktoré sa stretávajú v teplotyveľa rôznych, teda byť formou energie. Ďalej teplo vždy prechádza z tela s najvyššou teplotou do telies s najnižšou teplotou, kým sa nedosiahne tepelná rovnováha.

Teplo sa môže prenášať tromi procesmi:

• Vedenie vozidla: prestup tepla kontaktom s povrchmi;

• Konvekcia: prenos tepla v dôsledku tvorby konvekčných prúdov v tekutine;

• Ožarovanie: prestup tepla elektromagnetickými vlnami.

Pozritiež:Procesy šírenia tepla

Existujú iba dve formy tepla: teplolatentný a teplocitlivý:

• Zahrejtecitlivý: je forma tepla zodpovedná za zmenu teploty v tele. Keď telo prijme citeľné teplo, jeho teplota stúpa; keď sa to isté telo vzdá citeľného tepla, jeho teplota poklesne.

• Zahrejtelatentné: je to množstvo tepla, ktoré musí byť odovzdané telu alebo látke, aby sa zmenil ich fyzikálny stav. Keď má telo napríklad teplotu varu alebo tavenia, jeho teplota sa nemení, a to ani v prípade, že je vystavený pôsobeniu zdroja tepla. Pri výmene latentného tepla nedochádza k žiadnym zmenám tepla, iba k zmenám fyzikálnych stavov. Preto hovoríme, že prijíma teplolatentný.

Pozritiež: Rozdiely medzi citeľným teplom a latentným teplom

Tepelná rozťažnosť

THE rozšírenietermálny nastáva, keď telo prijíma alebo rozdáva veľké množstvo tepla. Okrem toho zmeniťvteplota alebo tvoje štátvagregácia (fyzický stav), môže prenos tepla do tela spôsobiť zmeny v jeho rozmeroch. Tepelná rozťažnosť závisí od jej koeficientu rozťažnosti aj od teplotných výkyvov, ktorým telo trpí lineárne,povrchné a volumetrický.

Podľa tvaru tela je možné určiť, ktorý z jeho rozmerov je priaznivejší. Napríklad ihla má predĺžený tvar, takže najdôležitejšou dilatáciou je v tomto prípade lineárny. Celkovo existujú tri formy tepelnej rozťažnosti:

• Lineárna dilatácia: zmena dĺžky tela. Závisí to od jeho koeficientu lineárnej rozťažnosti (α).

• Povrchová dilatácia: zmena, ktorej sa podrobila oblasť tela. Závisí to od koeficientu povrchovej rozťažnosti (β).

• Objemová dilatácia: došlo k zmene objemu tela. Závisí to od koeficientu objemovej rozťažnosti (γ).

Dilatačné škáry sa používajú na to, aby sa koľajnice nerozpínali a následne sa neprehýbali.

Pozritiež:Tepelná rozťažnosť pevných látok

Termodynamika

THE Termodynamika je dôležitá oblasť termológie, ktorá študuje vzťahy medzi teplo,práca,teplota a ďalšie množstvá, napr tlak,objem, atď. Je zodpovedný za ustanovenie zákony ktoré riadia všetky transformácie, ktoré môžu byť hmotou podrobené, napríklad zákon zachovania energie, tiež známy ako prvý zákon termodynamiky.

Pozritiež:Základy kalorimetrie

Dozviete sa viac o zákonoch termodynamiky a stručnom popise jej obsahu:

• Nulový zákon termodynamiky: je zákon tepelnej rovnováhy. Tento zákon hovorí, že všetky telesá majú tendenciu vymieňať si teplo, kým nedosiahnu tepelnú rovnováhu.

• Prvý zákon termodynamiky: je zákon z ochrana energie. Tento zákon stanovuje, že všetko teplo prijaté systémom počas termodynamického procesu sa môže premeniť na prácu alebo na zvýšenie jeho vnútornej energie.

• Druhý zákon termodynamiky: je zákon z entropia. Tento zákon stanovuje, že všetky systémy, ktoré prijímajú teplo, majú tendenciu dosahovať stále nižšie a nižšie úrovne organizácie.

• Tretí zákon termodynamiky: je zákon absolútnej nuly. Tento zákon nám hovorí, že absolútna nula je v skutočnosti nedosiahnuteľná. Bez ohľadu na to, aké chladné je telo, nikdy nebude pri 0 K.

Termologické vzorce

Prezrite si niektoré termologické vzorce, ktoré môžu byť užitočné pre vašu štúdiu:

• Prepočet teplomerov

• Výpočet citlivého tepla

  

  Q - citeľné teplo
  m - cestoviny
  ç - špecifické teplo
  ΔT - kolísanie teploty

• Výpočet latentného tepla

Q - teplo
m - cestoviny
Ľ - latentné teplo

• lineárna tepelná dilatácia

  

  Ľ - konečná dĺžka
  Ľ₀ - počiatočná dĺžka
  ΔT - kolísanie teploty
  α - koeficient lineárnej rozťažnosti

• povrchová tepelná dilatácia

  

  s - konečná plocha
  s₀ - počiatočná plocha
  ΔT - kolísanie teploty
  β - koeficient povrchovej rozťažnosti

• Objemová tepelná dilatácia

  

  V. - Konečný zväzok
  Ľ₀ - počiatočný objem
  ΔT - kolísanie teploty
  γ - koeficient objemovej rozťažnosti

• Prvý zákon termodynamiky

ΔU - variácia vnútornej energie
Q - teplo
τ - práca

Zhrnutie

• Teplota: čím je telo teplejšie, tým väčšie sú vibrácie jeho molekúl. Takéto miešanie sa nazýva teplota.

• Teplo: keď sa v tepelnom kontakte stretnú dve telesá s rôznymi teplotami, teplo sa prenáša z telesa s vyššou teplotou do menej horúceho telesa

• Váhyteplomer: sa používajú na vyjadrenie teplôt v rôznych jednotkách, napríklad v stupňoch Celzia a Fahrenheita.

• Rozšírenietepelné: keď telo prijme teplo a dôjde k zvýšeniu teploty, môžu sa zväčšiť jeho rozmery. Tento efekt sa nazýva tepelná rozťažnosť.

Pozri tiež: Aký je rozdiel medzi teplom a teplotou?

Termologické cvičenia

1) Teplomer kalibrovaný na stupnici Fahrenheita udáva teplotu 68 ° F. Aká je hodnota tejto teploty na stupnici Celzia?

Rozhodnutie

konvertovať Fahrenheita v Celzia, použijeme vzorec nižšie:

2) Telo s 10 g špecifického tepla rovnajúcim sa 1,2 kal / g ° C sa vystaví teplotným výkyvom 25 ° C. Určte množstvo tepla preneseného do tohto tela počas procesu.

Rozhodnutie

Vo vyhlásení o cvičení sa uvádza, že u tohto tela došlo k zmenám teploty. Preto použijeme vzorec, ktorý počíta množstvo citeľného tepla:

Ak vezmeme údaje poskytnuté z tohto cvičenia, budeme musieť:

3) V termodynamickom procese je potrebných 500 kcal na roztavenie telesa s hmotnosťou rovnajúcou sa 10 g, ktoré je v tuhom stave pri jeho teplote topenia. Určte latentné teplo fúzie tohto telesa.

Rozhodnutie

Na vykonanie požadovaného výpočtu použijeme vzorec latentného tepla:

Na základe údajov, ktoré boli informované, budeme musieť:

4) Skontrolujte alternatívu, ktorá predstavuje názov procesu prenosu tepla elektromagnetickými vlnami:

a) Vedenie vozidla

b) Konvekcia

c) Prenos

d) Ožarovanie

e) Dilatácia

Rozhodnutie

Prenos tepla elektromagnetickými vlnami sa nazýva ožarovanie. Týmto procesom je Slnko schopné ohriať povrch Zeme.

5) Homogénna kovová tyč s dĺžkou rovnou 1,5 m sa zahrieva, kým teplota 25 ° C nedosiahne 150 ° C. Ak vezmeme do úvahy, že koeficient lineárnej rozťažnosti tejto tyče je 1.2.10^-5 ° C^-¹, určte konečnú dĺžku tyče po zahriatí.

Rozhodnutie

Typ dilatácie, ktorú tyč trpí, je lineárny. Preto na výpočet konečnej dĺžky tejto tyče urobíme nasledujúci výpočet:

Podľa mňa.Rafael Helerbrock