Termologi: begrepp, formler och övningar

Vad är termologi?

Termologi är den vetenskapliga studien av fenomen relaterade till värme och den temperatur, såsom värmeöverföring, termisk jämvikt, gasomvandlingar, förändringar i fysiskt tillstånd etc.

Temperatur

Temperatur det är ett mått på graden av rörelse hos partiklarna som utgör en kropp. En kropps temperatur är direkt proportionell den hastighet med vilken dess atomer och molekyler vibrerar, roterar eller till och med översätts.

Temperaturen är en av storhetergrundläggande av naturen, tillsammans med tunnelbana Det är som andra, till exempel. Vid systemetInternationellienheter (SI) är den enhet som används för att mäta temperaturen Kelvin (K). Denna temperaturskala anses vara absolut, eftersom den inte tillåter negativa värden och kan bestämmas direkt av atomernas termiska vibrationer. Därför säger vi att den lägsta möjliga temperaturen är 0 K, även känd som absolut noll.

Trots förekomsten av Kelvin, andra vanliga skalor, baserade på andra ämnen, såsom Celsius och Fahrenheit, fortsätter att användas i världen

. Bilden nedan visar tre termometrar graderade på de vanligaste befintliga skalorna: Celsius,Kelvin och Fahrenheit:

termometriska skalor

På skalortermometrisk används för att mäta temperaturen från någon referens. Generellt tas två fasta punkter som kroppen eller referensämnet skulle presentera samma egenskaper som volym, densitet, konduktivitet eller elektriskt motstånd, längd etc.

DE skalaCelsius det är den mest använda termometern i världen. Det är en celsiusskala, det vill säga den har 100 lika stora uppdelningar mellan sina fasta punkter, 0 ºC och 100 ºC, kallade grader. Eftersom det är en vanlig skala medger den negativa temperaturer: dess absoluta noll har ett värde på ungefär -273,5 ° C.

Seockså: Termometrar och termometriska skalor

DE skalaFahrenheit, i sin tur används den i några få länder, såsom USA och England. Det utvecklades så att poängen med Fusion vatten är lika med 32 ° F. Även om det når låga temperaturer är det därför osannolikt att negativa temperaturer observeras i länder som använder denna skala. temperaturen på kokande vatten i Fahrenheit är 212 ° F.

DE skalaKelvin baserades på termisk omrörning av heliumatomer på ett sådant sätt att dessa atomer tilldelas en temperatur på 0 K. när de når total vila. Idag vet vi att denna mycket låga temperatur faktiskt är onåbar.

För att konvertera temperaturvärden uttryckta i en av de ovan nämnda skalorna kan vi använda följande ekvationer:

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

Värme

vi säger det värme är den termiska energin som överförs mellan kroppar som möts in temperaturermånga olika, därför vara en form av energi. Dessutom passerar värme alltid från kroppen med den högsta temperaturen till kropparna med den lägsta temperaturen tills termisk jämvikt är upprättad.

Värme kan överföras genom tre processer:

• Körning: värmeöverföring genom kontakt med ytor;

• Konvektion: värmeöverföring på grund av bildandet av konvektiva strömmar i en vätska;

• Bestrålning: värmeöverföring genom elektromagnetiska vågor.

Seockså:Värmeutbredningsprocesser

Det finns bara två former av värme: värmelatent och värmekänslig:

• Värmekänslig: är den form av värme som är ansvarig för temperaturförändringen i en kropp. När en kropp får förnuftig värme stiger temperaturen; när samma kropp ger upp förnuftig värme, sjunker temperaturen.

• Värmelatent: det är mängden värme som måste överföras för att en kropp eller ett ämne ska kunna ändra sitt fysiska tillstånd. När en kropp till exempel har kok- eller smälttemperatur ändras inte temperaturen, även om den förblir utsatt för en värmekälla. Det finns inga värmeförändringar när en kropp utbyter latent värme, bara förändringar i fysiska tillstånd. Det är därför vi säger att han får värmelatent.

Seockså: Skillnader mellan förnuftig värme och latent värme

Termisk expansion

DE utvidgningtermisk det inträffar när en kropp tar emot eller ger bort stora mängder värme. Förutom förändraitemperatur eller din statiaggregering (fysiskt tillstånd) kan överföringen av värme till en kropp orsaka förändringar i dess dimensioner. Termisk expansion beror på kroppens temperaturvariation, förutom dess expansionskoefficient linjär,grund och volymetrisk.

Enligt kroppens form är det möjligt att bestämma vilken av dess dimensioner som är mer gynnsam. Till exempel har en nål en långsträckt form, så den viktigaste utvidgningen i detta fall är linjär. Sammantaget finns det tre former av termisk expansion:

• Linjär utvidgning: förändring i kroppens längd. Det beror på dess linjära expansionskoefficient (α).

• Ytlig utvidgning: förändring genomgått av kroppens område. Det beror på ytutvidgningskoefficienten (β).

• Volymetrisk utvidgning: förändring inträffade i kroppens volym. Det beror på den volymetriska expansionskoefficienten (γ).

Expansionsfogar används så att järnvägsstängerna inte expanderar och följaktligen inte böjs.

Seockså:Termisk expansion av fasta ämnen

Termodynamik

DE Termodynamik är ett viktigt område inom termologi som studerar sambandet mellan värme,arbete,temperatur och andra kvantiteter, som tryck,volym, etc. Det är ansvarigt för att etablera lagar som styr alla transformationer som materien kan genomgå, såsom energibesparingslagen, även känd som termodynamikens första lag.

Seockså:Grundläggande för kalorimetri

Lär dig om termodynamikens lagar och en kort beskrivning av dess innehåll:

• Zero Law of Thermodynamics: är lagen om termisk jämvikt. Denna lag säger att alla kroppar tenderar att utbyta värme tills de når termisk jämvikt.

• Termodynamikens första lag: är lagen om bevarande av energi. Denna lag säger att all värme som tas emot av ett system under en termodynamisk process kan omvandlas till arbete eller till en ökning av dess inre energi.

• Andra termodynamiklagen: är lagen om entropi. Denna lag säger att alla system som tar emot värme tenderar att uppnå lägre och lägre organisationsnivåer.

• Tredje lagen om termodynamik: är lagen om absolut noll. Denna lag säger oss att absolut noll faktiskt inte kan uppnås. Oavsett hur kall en kropp är, kommer den aldrig att vara vid 0 K.

Termologiformler

Kolla in några termologiformler som kan vara användbara för din studie:

• Omvandling av termometriska skalor

• Känslig värmeberäkning

  

  F - kännbart värme
  m - pasta
  ç - specifik värme
  AT - temperaturvariation

• Beräkning av latent värme

F - värme
m - pasta
L - latent värme

• linjär termisk utvidgning

  

  L - slutlig längd
  L₀ - initial längd
  AT - temperaturvariation
  α - linjär expansionskoefficient

• ytvidgning

  

  s - sista området
  s₀ - initialt område
  AT - temperaturvariation
  β - ytutvidgningskoefficient

• Volymetrisk termisk utvidgning

  

  V - Slutlig volym
  L₀ - initial volym
  AT - temperaturvariation
  γ - volymetrisk expansionskoefficient

• Första lagen om termodynamik

AU - intern energivariation
F - värme
τ - arbete

Sammanfattning

• Temperatur: ju varmare en kropp är, desto större blir dess molekylers vibrationer. Sådan omrörning kallas temperatur.

• Värme: när två kroppar med olika temperaturer möts i termisk kontakt överförs värme från kroppen med högre temperatur mot den mindre heta kroppen

• Vågartermometrisk: används för att representera temperaturer i olika enheter, såsom Celsius och Fahrenheit.

• Utvidgningtermisk: när en kropp tar emot värme och upplever temperaturökningar kan dess dimensioner öka. Denna effekt kallas termisk expansion.

Se också: Vad är skillnaden mellan värme och temperatur?

Termologiövningar

1) En termometer kalibrerad på Fahrenheit-skalan indikerar en temperatur på 68 ° F. Vad är värdet av denna temperatur på Celsius-skalan?

Upplösning

att konvertera Fahrenheit i Celsius, vi kommer att använda formeln nedan:

2) En kropp med 10 g specifik värme som är lika med 1,2 cal / g ° C utsätts för en temperaturvariation på 25 ° C. Bestäm mängden värme som överförs till denna kropp under processen.

Upplösning

I träningsuttalandet anges att det fanns en variation i temperaturen för denna kropp. Därför kommer vi att använda formeln som beräknar mängden känslig värme:

Om vi ​​tar informationen från övningen måste vi:

3) I en termodynamisk process behövs 500 cal för att smälta en kropp med en massa lika med 10 g, som är i fast tillstånd, vid dess smälttemperatur. Bestäm den latenta fusionsvärmen för denna kropp.

Upplösning

För att göra den beräkning du ber om kommer vi att använda den latenta värmeformeln:

Med hjälp av informationen som informerats måste vi:

4) Kontrollera alternativet som presenterar namnet på processen för värmeöverföring genom elektromagnetiska vågor:

a) Körning

b) Konvektion

c) Överföring

d) Bestrålning

e) Utvidgning

Upplösning

Överföring av värme genom elektromagnetiska vågor kallas bestrålning. Genom denna process kan solen värma upp jordens yta.

5) En homogen metallstång med en längd lika med 1,5 m värms upp tills dess att temperaturen 25 ° C når 150 ° C. Med tanke på att koefficienten för linjär expansion av denna stapel är 1.2.10^-5 ° C^-¹, bestäm slutstångens längd efter uppvärmning.

Upplösning

Den typ av utvidgning som en stapel drabbas av är linjär. För att beräkna den slutliga längden på denna stapel kommer vi att göra följande beräkning:

Av mig Rafael Helerbrock