Termoloji: kavramlar, formüller ve alıştırmalar

Termoloji nedir?

termoloji ilgili fenomenlerin bilimsel çalışmasıdır. sıcaklık ve sıcaklık, ısı transferi, termal denge, gazların geçirdiği dönüşümler, fiziksel durumdaki değişiklikler vb.

Sıcaklık

Sıcaklık bir cismi oluşturan parçacıkların çalkalanma derecesinin ölçüsüdür. Bir cismin sıcaklığı doğrudan orantılı atomlarının ve moleküllerinin titreşme, dönme ve hatta ötelenme hızı.

Sıcaklık bunlardan biri büyüklüklertemeller ile birlikte doğanın metro gibi ikinci, Örneğin. de sistemUluslararasıiçindebirimler (SI), sıcaklığı ölçmek için kullanılan birim Kelvin'dir (K). Bu sıcaklık ölçeği, negatif değerleri kabul etmediği ve atomların termal titreşimi ile doğrudan belirlenebildiği için mutlak olarak kabul edilir. Bu nedenle, mümkün olan en düşük sıcaklığın 0 K olduğunu söylüyoruz. tamamen sıfır.

Kelvin'in varlığına rağmen, diğer maddelere dayanan diğer olağan ölçekler, örneğin Santigrat ve Fahrenhayt, dünyada kullanılmaya devam. Aşağıdaki şekil, en yaygın mevcut ölçeklerde derecelendirilmiş üç termometreyi göstermektedir: Santigrat,Kelvin ve Fahrenhayt:

termometrik terazi

at terazitermometrik bazı referanslardan sıcaklığı ölçmek için kullanılır. Genel olarak, gövdenin veya referans maddenin sunacağı iki sabit nokta alınır. hacim, yoğunluk, iletkenlik veya elektrik direnci, uzunluk vb. gibi aynı özellikler.

bu ölçekSantigrat dünyanın en çok kullanılan termometresidir. Bir santigrat ölçeğidir, yani 0 ºC ile 100 ºC arasındaki sabit noktaları arasında derece denilen eşit büyüklükte 100 bölme vardır. Olağan bir ölçek olduğu için negatif sıcaklıkları kabul eder: mutlak sıfır değeri yaklaşık olarak -273,5 °C.

BakAyrıca: Termometreler ve termometrik teraziler

bu ölçekFahrenhayt, buna karşılık, Amerika Birleşik Devletleri ve İngiltere gibi birkaç ülkede kullanılmaktadır. noktası olacak şekilde geliştirilmiştir. Füzyon su miktarı 32°F'ye eşittir. Bu nedenle, düşük sıcaklıklara ulaşılsa bile, bu ölçeği kullanan ülkelerde negatif sıcaklıkların görülmesi olası değildir. sıcaklığı kaynamak Fahrenheit'te su miktarı 212°F'dir.

bu ölçekKelvin helyum atomlarının, toplam durgunluğa ulaştıklarında, bu atomlara 0 K sıcaklık atanacak şekilde termal çalkalanmasına dayanıyordu. Bugün biliyoruz ki bu çok düşük sıcaklık aslında ulaşılamaz.

Yukarıda belirtilen ölçeklerden birinde ifade edilen sıcaklık değerlerini dönüştürmek için aşağıdaki denklemleri kullanabiliriz:

T_K – Kelvin cinsinden sıcaklık
T_F – Fahrenheit cinsinden sıcaklık
T_Ç – Santigrat cinsinden sıcaklık

Sıcaklık

biz bunu söylüyoruz sıcaklık buluşan cisimler arasında aktarılan termal enerjidir. sıcaklıklarçok farklı, dolayısıyla bir enerji biçimidir. Ayrıca, ısı, termal denge kurulana kadar daima en yüksek sıcaklıktaki vücuttan en düşük sıcaklıktaki cisimlere doğru hareket eder.

Isı üç işlemle iletilebilir:

• Sürme: yüzeylerle temas yoluyla ısı iletimi;

• Konveksiyon: bir sıvıda konvektif akımların oluşması nedeniyle ısı iletimi;

• Işınlama: elektromanyetik dalgalarla ısı iletimi.

BakAyrıca:Isı yayılım süreçleri

Sadece iki tür ısı vardır: sıcaklıkgizli ve sıcaklıkhassas:

• Sıcaklıkhassas: bir vücuttaki sıcaklıktaki değişimden sorumlu olan ısı şeklidir. Bir cisim duyulur ısı aldığında sıcaklığı yükselir; aynı cisim duyulur ısıdan vazgeçtiğinde sıcaklığı düşer.

• Sıcaklıkgizli: bir cismin veya maddenin fiziksel durumunu değiştirmesi için aktarılması gereken ısı miktarıdır. Örneğin bir cisim kaynama veya erime sıcaklığındayken, bir ısı kaynağına maruz kalsa bile sıcaklığı değişmez. Bir vücut gizli ısı alışverişinde bulunduğunda ısı değişikliği olmaz, sadece fiziksel durumlarda değişir. Bu yüzden aldığını söylüyoruz sıcaklıkgizli.

BakAyrıca: Duyulur ısı ve gizli ısı arasındaki farklar

Termal Genleşme

bu genişlemetermal bir vücut büyük miktarda ısı aldığında veya verdiğinde ortaya çıkar. yanında değişiklikiçindesıcaklık ya da senin durumiçindetoplama (fiziksel durum), ısının bir cisme aktarılması, boyutlarında değişikliklere neden olabilir. Termal genleşme, genleşme katsayısına ek olarak vücudun maruz kaldığı sıcaklık değişimine bağlıdır. doğrusal,sığ ve volumetrik.

Vücudun şekline göre hangi ölçülerin daha çok beğenildiğini belirlemek mümkündür. Örneğin, bir iğne uzun bir şekle sahiptir, bu nedenle bu durumda en önemli genişleme doğrusal. Toplamda, üç tür termal genleşme vardır:

• Doğrusal genişleme: bir vücudun uzunluğundaki değişiklik. Doğrusal genişleme katsayısına (α) bağlıdır.

• Yüzeysel genişleme: vücudun alanının geçirdiği değişiklik. Yüzey genleşme katsayısına (β) bağlıdır.

• Hacimsel genişleme: bir cismin hacminde değişiklik meydana geldi. Hacimsel genleşme katsayısına (γ) bağlıdır.

Genleşme derzleri, demiryolu çubuklarının genişlememesi ve dolayısıyla bükülmemesi için kullanılır.

Şimdi durma... Reklamdan sonra devamı var ;)

BakAyrıca:Katıların termal genleşmesi

Termodinamik

bu Termodinamik arasındaki ilişkileri inceleyen önemli bir Termoloji alanıdır. sıcaklık,iş,sıcaklık ve diğer miktarlar gibi basınç,Ses, vb. kurulmasından sorumludur. yasalar Termodinamiğin birinci yasası olarak da bilinen enerjinin korunumu yasası gibi, maddenin geçirebileceği tüm dönüşümleri yöneten.

BakAyrıca:Kalorimetrinin Temelleri

Termodinamik yasaları ve içeriğinin kısa bir açıklaması hakkında bilgi edinin:

• Termodinamiğin Sıfır Yasası: termal denge yasasıdır. Bu yasa, tüm cisimlerin termal dengeye ulaşana kadar ısı alışverişi yapma eğiliminde olduğunu söylüyor.

• Termodinamiğin Birinci Yasası: kanunu koruma enerjinin. Bu yasa, bir termodinamik işlem sırasında bir sistem tarafından alınan tüm ısının işe veya iç enerjisinde bir artışa dönüştürülebileceğini belirtir.

• Termodinamiğin İkinci Yasası: kanunu entropi. Bu yasa, ısı alan tüm sistemlerin daha düşük ve daha düşük organizasyon seviyelerine ulaşma eğiliminde olduğunu belirtir.

• Termodinamiğin Üçüncü Yasası: mutlak sıfır yasasıdır. Bu yasa bize mutlak sıfırın aslında ulaşılamaz olduğunu söyler. Bir cisim ne kadar soğuk olursa olsun, asla 0 K'da olmayacaktır.

Termoloji Formülleri

Çalışmanız için faydalı olabilecek bazı Termoloji formüllerine göz atın:

• Termometrik terazilerin dönüştürülmesi

• Hassas ısı hesabı

  

  S - hissedilen sıcaklık
  m - makarna
  ç - özısı
  ΔT - sıcaklık değişimi

• Gizli ısının hesaplanması

S - sıcaklık
m - makarna
L - gizli ısı

• doğrusal termal genleşme

  

  L - son uzunluk
  L₀ – başlangıç ​​uzunluğu
  ΔT - sıcaklık değişimi
  α – lineer genleşme katsayısı

• yüzey termal genleşmesi

  

  s – son alan
  s₀ – başlangıç ​​alanı
  ΔT - sıcaklık değişimi
  β – yüzey genleşme katsayısı

• Hacimsel termal genleşme

  

  V - Son Hacim
  L₀ - İlk ses
  ΔT - sıcaklık değişimi
  γ – hacimsel genleşme katsayısı

• Termodinamiğin Birinci Yasası

ΔU – iç enerji değişimi
S - sıcaklık
τ - iş

Özet

• Sıcaklık: bir cisim ne kadar sıcaksa, moleküllerinin titreşimi o kadar büyük olur. Böyle bir ajitasyona sıcaklık denir.

• Sıcaklık: Sıcaklıkları farklı iki cisim termal temasta karşılaştığında, ısısı yüksek olan cisimden daha az sıcak olan cisme doğru ısı transfer

• ölçeklertermometrik: Celsius ve Fahrenheit gibi farklı birimlerdeki sıcaklıkları temsil etmek için kullanılır.

• genişlemetermal: bir vücut ısı aldığında ve sıcaklıkta artışlar yaşadığında, boyutları artabilir. Bu etkiye termal genleşme denir.

Ayrıca bakınız: Isı ve sıcaklık arasındaki fark nedir?

Termoloji Egzersizleri

1) Fahrenheit ölçeğinde kalibre edilmiş bir termometre, 68°F'lik bir sıcaklığı gösterir. Bu sıcaklığın Celsius ölçeğindeki değeri nedir?

çözüm

dönüştürmek Fahrenhayt içinde Santigrat, aşağıdaki formülü kullanacağız:

2) 1.2 cal/g °C'ye eşit 10 g özgül ısıya sahip bir cisim, 25 °C'lik bir sıcaklık değişimine tabi tutulur. İşlem sırasında bu vücuda aktarılan ısı miktarını belirleyin.

çözüm

Alıştırma ifadesi, bu vücut için sıcaklıkta bir değişiklik olduğunu belirtir. Bu nedenle, duyulur ısı miktarını hesaplayan formülü kullanacağız:

Alıştırma tarafından sağlanan verileri alarak şunları yapmamız gerekecek:

3) Termodinamik bir işlemde, katı haldeki kütlesi 10 g olan bir cismi erime sıcaklığında eritmek için 500 cal gerekir. Bu cismin gizli füzyon ısısını belirleyin.

çözüm

İstediğiniz hesaplamayı yapmak için gizli ısı formülünü kullanacağız:

Bilgilendirilen verileri kullanarak şunları yapmamız gerekecek:

4) Elektromanyetik dalgalarla ısı iletimi sürecinin adını sunan alternatifi kontrol edin:

a) Araba kullanmak

b) Konveksiyon

c) İletim

d) Işınlama

e) Genişletme

çözüm

Elektromanyetik dalgalar yoluyla ısı iletimine denir. ışınlama. Bu süreç sayesinde Güneş, Dünya'nın yüzeyini ısıtabilir.

5) 1,5 m uzunluğunda homojen bir metal çubuk, 25 °C'lik sıcaklığı 150 °C'ye ulaşana kadar ısıtılır. Bu çubuğun doğrusal genişleme katsayısının 1.2.10 olduğu göz önüne alındığında^-5 °C^-¹, ısıtmadan sonra çubuğun son uzunluğunu belirleyin.

çözüm

Bir çubuğun maruz kaldığı genişleme türü doğrusal. Bu nedenle, bu çubuğun son uzunluğunu hesaplamak için aşağıdaki hesaplamayı yapacağız:

Benden. Rafael Helerbrock

Isı, farklı sıcaklıklara sahip cisimler arasında ortaya çıkan geçiş halindeki bir enerji şeklidir. Isı transferinin biçimlerinden biri, ısıtılmış bir sıvının akımlarının iç hareketi olduğunda ortaya çıkar. Bu tür ısı transferinin adını kontrol edin:

Çok sıcak bir günde, iki kutbu birleştiren bir iletken telin, soğuk günlerde olduğundan daha uzun göründüğünü gözlemlemek mümkündür. Bu, adı verilen bir fenomenin sonucu olarak gerçekleşir: