การวัดปริมาณความร้อน: มันคืออะไร การเปลี่ยนแปลงสถานะและการแพร่กระจายความร้อน

การวัดปริมาณความร้อน – ความร้อนเคลื่อนโลกและจำเป็นต่อการอยู่รอดของเราด้วย หลักฐานของสิ่งนี้คือไฟ หากปราศจากไฟ เราไม่สามารถกินหรืออุ่นได้

ความร้อนในรูปแบบอื่นที่ขาดไม่ได้ในชีวิตประจำวันของเรา เธ การวัดปริมาณความร้อน ศึกษาปรากฏการณ์เหล่านี้

การวัดปริมาณความร้อนคืออะไร?

เธ การวัดปริมาณความร้อน เป็นการศึกษาปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนพลังงานความร้อน การขนส่งพลังงานความร้อนนี้เรียกว่าความร้อนและเกิดขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิระหว่างร่างกาย

ความร้อน

ความร้อนคือพลังงานที่ถ่ายโอนจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่ง ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคืออุณหภูมิระหว่างร่างกาย การถ่ายโอนพลังงานในรูปของความร้อนนี้เกิดขึ้นจากร่างกายที่มีอุณหภูมิสูงสุดไปยังร่างกายที่มีอุณหภูมิต่ำสุด

เมื่อร่างกายถูกหุ้มฉนวนความร้อนจากภายนอก การถ่ายโอนจะเกิดขึ้นจนกระทั่งถึงอุณหภูมิที่เท่ากันของร่างกาย นั่นคือ สมดุลทางความร้อน

ร่างกายมีพลังงานภายในและไม่ร้อนในตัวเอง นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเมื่อมีการส่งพลังงานความร้อนจึงจะมีอยู่

พลังงานซึ่งอยู่ในรูปของความร้อนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิร่างกายที่เรียกว่าความร้อนที่รับรู้ได้ เมื่อสภาพร่างกายเปลี่ยนแปลงไป พลังงานนี้เรียกว่าความร้อนแฝง

พลังงานความร้อนในระหว่างการขนส่งมีขนาดที่เรียกว่าปริมาณความร้อน (Q) หน่วยของปริมาณความร้อนคือจูล (j) ตามระบบสากล (SI)

ในทางปฏิบัติจะใช้หน่วยที่เรียกว่าแคลอรี (cal) ด้วย เป็น:

1 แคล = 4.1868 J

ความร้อนจำเพาะและความจุ

ความร้อนจำเพาะ (c) จะเป็นค่าคงที่ของสัดส่วนของสมการพื้นฐานของ การวัดปริมาณความร้อน. ค่านี้ขึ้นอยู่กับสารที่มีอยู่ในร่างกายโดยตรงที่จะทำการศึกษา

ตัวอย่าง:

ความร้อนจำเพาะของธาตุเหล็กคือ 0.00 cal/gº C ความร้อนจำเพาะของน้ำของเหลวคือ 1 cal/gº C

ความจุความร้อนคือปริมาณที่คำนวณมวลและสารที่ร่างกายสร้างขึ้น

C = m.c

เป็นอย่างนั้น

C = ความจุความร้อน (j/°C หรือ cal/°C)

m = มวล (กก. หรือ ก.)

c = ความร้อนจำเพาะ (J/kgº C หรือ lime/gº C)

ตัวอย่าง:

ใส่น้ำ 1.5 กก. ในกระทะที่อุณหภูมิห้อง (20ºC) เมื่อถูกความร้อน อุณหภูมิของน้ำจะสูงขึ้นถึง 85 องศาเซลเซียส โดยคำนึงถึงความร้อนจำเพาะคือ 1 cal/gº C

ปริมาณความร้อนที่น้ำได้รับเพื่อให้ถึงอุณหภูมินี้และคำนวณความจุความร้อนของส่วนนั้นของน้ำ ในการแก้กรณีนี้ เราต้องแทนที่ค่าทั้งหมดในสมการพื้นฐานของ การวัดปริมาณความร้อน.

การเอาใจใส่ต่อความสามัคคีเป็นสิ่งสำคัญมาก รายงานมวลน้ำเป็นกิโลกรัม เนื่องจากหน่วยความร้อนจำเพาะมีหน่วยเป็น cal/gº C

การเปลี่ยนสถานะ

เป็นไปได้ที่จะคำนวณปริมาณความร้อนที่ได้รับหรือถ่ายโอนไปยังร่างกายที่เปลี่ยนสถานะทางกายภาพ

ในขณะที่ร่างกายนี้ได้รับพลังงานนี้ การเปลี่ยนแปลงเฟส อุณหภูมิของมันคงที่ ความร้อนแฝงนี้เป็นสูตรต่อไปนี้:

คิว = ม. หลี่

Q = ปริมาณความร้อน (J หรือมะนาว)

m = มวล (กก. หรือ ก.)

L = ความร้อนแฝง (J/kg หรือ cal/g)

ตัวอย่าง

ต้องใช้ความร้อนเท่าใดสำหรับก้อนน้ำแข็ง 600 กก. ที่อุณหภูมิ 0 °C เพื่อเปลี่ยนเป็นน้ำที่อุณหภูมินั้น ต้องคำนึงว่าความร้อนแฝงของน้ำแข็งละลายคือ 80 cal/g

สำหรับการคำนวณนี้ ให้แทนที่ค่าสูตร อย่าลืมแปลงหน่วย:

ม. = 600 กก. = 600,000 ก.

L = 80 แคลอรี/กรัมº C

ถาม = 600,000. 80 = 48 000 000 แคลอรี = 48 000 กิโลแคลอรี

การแลกเปลี่ยนความร้อน

เมื่อร่างกายแลกเปลี่ยนความร้อนกันตั้งแต่สองคนขึ้นไป การถ่ายเทความร้อนนี้จะเกิดขึ้นในลักษณะที่ร่างกายที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจะถ่ายเทพลังงานความร้อนนี้ไปยังร่างกายที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า

ในระบบระบายความร้อนแบบแยกอิสระ การแลกเปลี่ยนความร้อนเหล่านี้จะเกิดขึ้นจนกว่าจะสร้างสมดุลทางความร้อนระหว่างกัน อุณหภูมิสุดท้ายจะเท่ากันระหว่างร่างกาย และเมื่อถึงขั้นนี้ พลังงานทั้งหมดจะถูกอนุรักษ์ไว้

กระแสความร้อน

เป็นเวลาที่การถ่ายเทความร้อนจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่งเกิดขึ้น

กระจายความร้อน

การแพร่กระจายความร้อนเกิดขึ้นสามวิธี:

การขับรถ

การนำความร้อนที่ศึกษาในการวัดปริมาณความร้อน เกิดขึ้นเมื่อมีการแพร่กระจายความร้อนผ่านการกวนความร้อนที่เกิดขึ้นในอะตอมและโมเลกุล

ความปั่นป่วนนี้จะถูกส่งไปยังร่างกายตราบเท่าที่อุณหภูมิระหว่างพวกเขาแตกต่างกัน สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่าการส่งพลังงานความร้อนจะเกิดขึ้น กล่าวคือ ความร้อน จำเป็นต้องมีวัสดุเป็นตัวนำ มักเป็นของแข็งหรือของเหลว

มีวัสดุที่ทำให้การนำนี้ง่ายขึ้น ในหมู่พวกเขามีโลหะ นอกจากนี้ยังมีฉนวนความร้อนซึ่งนำความร้อนได้ไม่สมบูรณ์ พวกเขาจะเป็นไม้ก๊อกและโฟม

ตัวอย่างของการนำความร้อนนี้คือกระทะไฟที่มีช้อนอลูมิเนียม ช้อนจะร้อนเร็วมาก อาจทำให้มือเราไหม้ได้

นั่นเป็นเหตุผลที่ช้อนมีไม้หรือวัสดุเฉพาะที่เราถือไว้เพื่อหลีกเลี่ยงการไหม้

การพาความร้อน

การพาความร้อนคือการถ่ายเทความร้อนระหว่างการขนส่งวัสดุที่ให้ความร้อนเนื่องจากความหนาแน่นต่างกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นในร่างกายของเหลวและก๊าซ (ก๊าซ)

เมื่อสารได้รับความร้อนความหนาแน่นของร่างกายจะลดลง การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของร่างกายทำให้เกิดการเคลื่อนไหวภายในร่างกายที่เป็นก๊าซหรือของเหลว

ส่วนที่ได้รับความร้อนจะเพิ่มขึ้นและส่วนที่หนาแน่นขึ้นของร่างกายจะลงมา ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวภายในของเหลวหรือก๊าซ สิ่งนี้เรียกว่ากระแสพา

สิ่งนี้อธิบายความร้อนของน้ำในหม้อได้อย่างแม่นยำ กระแสน้ำที่ร้อนที่สุดจะไหลผ่านกระแสน้ำที่ร้อนที่สุดและน้ำที่เย็นที่สุดซึ่งจะมีความหนาแน่นมากที่สุดก็ไหลลงมา

การฉายรังสี

การฉายรังสีความร้อนถ่ายเทความร้อนผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การส่งพลังงานความร้อนนี้ไม่ต้องการสื่อวัสดุเพื่อให้ร่างกายได้รับพลังงานนี้

ตัวอย่างนี้เป็นการแผ่รังสีดวงอาทิตย์บนโลกของเรา ซึ่งร่างกายไม่ได้สัมผัสกันที่นี่

เมื่อร่างกายถูกกระแทก รังสีบางส่วนจะถูกดูดกลืนและสะท้อนส่วนนี้ ปริมาณรังสีที่ดูดซับจะเพิ่มพลังงานจลน์ของโมเลกุลของร่างกาย

เมื่อร่างกายมืด พวกมันจะดูดซับรังสีที่อยู่บนตัวมันมากขึ้น ในขณะที่วัตถุแสงมีแนวโน้มที่จะสะท้อนรังสีนี้

การวัดปริมาณความร้อน | ความจุความร้อน | ความร้อนจำเพาะ