Фізика> Тепло як енергетичний перенесення
Тепло - передача енергії, що виникає при різниці температур.
завдання навчання
- Обчислити одиниці тепла.
Основні пункти
- Якщо об'єднати два тіла з різними температурними показниками, то енергія транспортується з більш гарячого до холодного, поки обидва не досягнуть рівній позначки.
- Тепло і температура - не одне поняття. Температура характеризує внутрішній показник тіла, а тепло - передана енергія.
- Тепло виступає енергетичної формою, а його одиниця - джоуль. Також можна зустріти калорію і кілокалорію.
- Тепло і робота засновані на енергетичній транспортуванні, тому здатні створювати однакові ефекти.
- Кілокалорія - неофіційна одиниця, прирівнюється до 1000 калорій або 4186 джоулів.
- Механічний еквівалент тепла - робота, яка потрібна для видобутку тих же ефектів, що і при передачі тепла.
- Тепловий баланс: дві системи перебувають в тепловому рівновазі, якщо вони здатні передавати тепло, але не роблять цього.
Тепло як енергетична передача
Давайте поглянемо на два об'єднаних тіла з різними температурами. Енергія відходить від більш гарячого до холодного, поки на обох не встановиться єдиний показник. Як же відбувається перенос? Передача виникає через відмінності в температурах і зупиняється при рівнозначності.
(А) - Безалкогольний напій і лід володіють різними температурами і не перебувають в тепловому балансі. (B) - Коли вони контактують, енергія передається до того моменту, поки не встановиться єдиний температурний показник. Теплопередача виникає через відмінності в температурах
Тепло часто плутають з поняттям температури. Наприклад, ви можете сказати, що на вулиці просто пекельний спеку, хоча маєте на увазі високий температурний показник. Тепло, на відміну від температури, виступає формою енергії.
Тепло вимірюється в джоулях. Є також калорія - енергія, яка потрібна для зміни температури 1 г води на 1 ° C. Масу часто вказують в кг, тому використовують кілокалорію.
Загальна кількість переданої енергії відображають як Q. Умовно, передане системою тепло в зовнішнє середовище - негативне (Q <0). Если же система поглощает тепло, то положительное (Q> 0).
Механічний еквівалент тепла
Можна внести зміни в температурний показник при виконанні роботи. Вона здатна віддавати енергію і відбирати. Саме це призвело до здогаду, що тепло виступає формою енергії. За експерименти взявся Джеймс Джоуль і вивів механічний еквівалент тепла - роботу. Тут важливо зазначити, що 1000 ккал = 4186 Дж.
На нижньому малюнку ви зможете розглянути одну з найбільш популярних експериментальних установок Джоуля, яка демонструвала б механічний еквівалент тепла. Це показало, що робота і тепло здатні створювати одні і ті ж ефекти, а також стало причиною формування принципу збереження енергії. Гравітаційна потенційна енергія переходить у кінетичну, а потім стає збільшеною середньої кінетичної.
Схематичне відображення експерименту Джоуля, де встановилася еквівалентність тепла і роботи
Тепло змінює свою внутрішню енергію, а значить, і температуру. Подібне можна простежити під час готування. Але додаток тепла не обов'язково збільшує температурний показник. Наприклад, танення льодинки (перехід речовини між станами). Робота також здатна вплинути на внутрішню енергію системи. Джоуль показав, що температуру системи можна підвищити, якщо все змішати. Сама фраза «передача тепла» акцентує увагу на природу внутрішньої енергії.
розділ Фізика