Energie termică, temperatură și schimbare de stare
15 decembrie 2017 ∙ 6 minute timp de citire
Schimburi de energie termică
Definiția heat
Căldura este descrisă ca fiind ceva fierbinte, definiția Larousse oferă în plus: calitatea a ceea ce este fierbinte, temperatura, senzația care dă un corp fierbinte.
În fizică, este un mod de a transfera energia de la un corp la altul (și care nu corespunde unui loc de muncă). Termodinamica este știința care studiază toate fenomenele legate de căldură.
energie termală
Mai exact, fizicienii nu vorbesc despre căldură, ci despre energie termică.
Energia termică schimbată de un corp este notată cu litera Q și exprimată în Joule sau kilojoule. Când un corp primește energie termică, este evaluat pozitiv, în timp ce, dacă o primește, este evaluat negativ.
Mai mult, având în vedere că energia este conservată, dacă un corp nr.1 primește o energie Q1 de la un corp nr.2 care schimbă o energie Q2 atunci Q1 = -Q2: energiile schimbate de cele două corpuri au aceeași valoare absolută, dar opusă semne.
Variația temperaturii în timpul schimbului de energie
Unități de temperatură
Se pot utiliza mai multe scale de temperatură. Printre cele mai cunoscute remarcăm:
- Gradul Kelvin: unitatea internațională este utilizată în termodinamică. Numele său provine de la fizicianul Lord Kelvin. Nivelul zero al gradului Kelvin este definit ca punctul în care nu există agitație termică.
- Grad Celsius: numele său provine de la fizicianul suedez Anders Celsius și unitatea sa este exprimată în ° C. În grade Celsius, apa se transformă în gheață la 0 ° C. Aceasta este unitatea utilizată în Franța pentru denumirea temperaturilor.
- Gradul Fahrenheit: este o unitate de măsură utilizată în principal în Statele Unite. Numele său provine de la fizicianul german Daniel Gabriel Fahrenheit.
Cum să treceți de la o temperatură în grade Celsius la o temperatură Fahrenheit sau Kelvin ?
Pentru a trece de la grade Celsius la grade Fahrenheit, trebuie să înmulțim cu 1,8 temperatura și să adăugăm 32. Pentru a schimba de la grade Celsius la grade Kelvin, trebuie să adăugăm la grade Celsius 273,15.
Diferențe între gradul Celsius și gradul Kelvin
Notă: există alte scale de temperatură mai puțin cunoscute, cum ar fi grade Celsius sau grade Rankines.
Variația temperaturii
Variația de temperatură a unui corp de masă m care schimbă energia termică poate fi exprimată cu următoarea relație:
- Q este energia termică schimbată exprimată în joule (J)
- m este masa corpului exprimată în kilograme (kg)
- Cm este o cantitate numită capacitate termică specifică, în funcție de natura corpului. Cm este exprimat în Joule pe grad celcius pe kilogram (J.C -1 .kg -1)
- Tf corespunde temperaturii finale după schimbul de energie exprimat în grade celcius (° C)
- Ti corespunde temperaturii inițiale înainte de schimbul de energie exprimat în grade celcius (° C)
Note:
-
Dacă corpul primește energie termică atunci Q> 0 inclusiv Tf - Ti> 0 ceea ce înseamnă că temperatura crește în timp ce dacă un corp pierde energie termică Q -1/K -1 .
Este capacitatea unui material de a acumula energie sub formă termică, în funcție de masa sa pentru o anumită temperatură.
Tabelul de mai jos grupează câteva capacități termice specifice:
| Aluminiu | 881 |
| Oţel | 470 |
| Apa in stare lichida | 4185 |
| Fier | 444 |
| Asfalt | 1021 |
| Nisip | 835 |
| Sticlă | 720 |
Schimbarea stării în timpul unui schimb de energie
Memento privind schimbările de stare
Uneori, un transfer de energie termică schimbă starea unui corp.
Un corp poate fi în 3 stări diferite: starea lichidă, starea solidă și starea gazului. Fiecare schimbare de stare are un nume specific: