W; rme

Observatorul dezinhibat este obligat să creadă că un corp mai cald emite „ceva” în timp ce se răcește, pe care corpul mai rece îl absoarbe în timp ce se încălzește. Pentru a avea un nume formativ pentru aceasta, ne referim la acest „ceva” ca, după Black Cantitatea de căldură. În această expresie, corpul cu temperatura mai ridicată dă o cantitate de căldură celui cu temperatura inferioară. Pierderea de căldură este considerată a fi cauza răcirii unui corp, absorbția acestuia de către celălalt corp ca fiind cauza încălzirii acestuia. Acest „concept de cantitate” nou introdus al căldurii, care ar trebui să stea alături de temperatura „conceptului de intensitate”, capătă doar semnificație reală, deoarece putem măsura „cantitatea de căldură” și o putem afirma numeric.

Și aici, cantitatea de căldură poate fi măsurată numai prin măsurarea efectelor acesteia și, deocamdată, cunoaștem doar schimbările de temperatură ale acestor efecte. Prin urmare, vom seta cantitatea de căldură absorbită (sau eliberată) de un corp Δq proporțională cu schimbarea temperaturii sale ΔT înainte și după absorbție (sau eliberare): Δq

ΔT; sau cu constanta de proporționalitate C:

unde C este capacitatea de căldură. Deoarece modificarea cantității de căldură Δq este proporțională cu masa corpului, putem introduce capacitatea de căldură specifică c și obținem:

Din moment ce acest lucru este întotdeauna despre Diferențe de temperatură ecuația se aplică și temperaturii Celsius t. În această ecuație, c se dovedește a fi un factor dependent de material. Dar conține două necunoscute și anume Δq și c. Dacă am ști sau am ști cum să măsurăm capacitatea de căldură specifică c, am putea măsura și cantitatea de căldură Δq și invers.

În trecut, factorul c a fost determinat în mod arbitrar pentru orice substanță într-un anumit interval de temperatură. S-a convenit ca apa între 14,5 și 15,5 ° C să aibă unitatea de capacitate termică specifică. Cu această determinare, unitatea cantității de căldură a fost definită în același timp și astfel s-a câștigat posibilitatea de a măsura orice cantitate de căldură. Unitatea cantității de căldură rezultă astfel: Dacă c este setat egal cu unitatea și m = 1 g, încălzind 1 g de apă de la 14,5 ° C la 15,5 ° C sub presiune normală, astfel încât diferența de temperatură Δt = 1 grad este, atunci Δq devine egal cu unitatea cantității de căldură. Au fost numiți 1 calorie (1 cal).

Masa de aici reprezintă cantitatea de substanță. Cu toate acestea, este adesea util să se coreleze capacitatea de căldură direct cu cantitatea de substanță. Se vorbește apoi despre capacitatea de căldură molară Cm. Există o legătură între Cm și c

unde M este masa molară. La setarea unității de cantitate de căldură așa cum este descris, una este legată de proprietățile materiale ale apei. Cu toate acestea, există tendința de a face cât mai mult posibil fără proprietăți materiale la definirea unităților.

Dar atunci care este adevărata natură a căldurii? Din moment ce ei, de ex. prin frecare, adică poate fi generat de muncă, ideea este că este o formă de energie. Dacă acesta este cazul, trebuie să ne așteptăm ca o anumită lucrare, atunci când este transformată în căldură, să genereze de fiecare dată o anumită cantitate de căldură, indiferent de modul în care are loc conversia muncii în căldură, adică indiferent de tipul de proces utilizat, precum și de proprietățile fizice și chimice ale substanțelor utilizate. Cu alte cuvinte: trebuie să existe o relație numerică fixă ​​între căldura măsurată anterior în calorii și munca utilizată pentru a o genera, care se măsoară în juli.

acest lucru
Fig. 1: Aparat de Joule pentru determinarea echivalentului mecanic al căldurii. Greutatea redusă funcționează, E = mgh, în apa recipientului, prin care energia E poate fi determinată prin schimbarea temperaturii.
J.P. Joule a furnizat aceste dovezi prin experimente sistematice între 1842 și 1850. Trenul de gândire al unuia dintre experimentele sale este după cum urmează: Un corp de masă m, care este ridicat la înălțimea h, are o energie potențială mgh. Când acest corp se scufundă, acesta funcționează și acest lucru este transformat în căldură în felul următor: Corpul care se scufundă mișcă o roată cu palete, care se rotește sub frecare puternică într-un lichid (de exemplu, mercur). Dacă corpul M s-a scufundat, energia mgh a dispărut, dar căldura a apărut în lichid. Dacă masa sa este m, capacitatea sa specifică de căldură c, temperatura sa crește ΔT, atunci cantitatea de căldură generată este egală cu mcΔT. Acum, coeficientul mgh/mcΔT, dacă căldura este o formă de energie, trebuie să fie constant și independent de condițiile experimentale. Astăzi se aplică:

1 calorie (cal) = 4.1868 jouli (J)

Dacă nu trebuie să vă ocupați de aceste numere des, cu greu aveți o „senzație” pentru cât de mult este o calorie, un newtonmetru sau un joule. Cel mai simplu mod de a estima un kilowatt oră de la consumul de energie electrică. Este atât recompensant, cât și surprinzător să faci comparații simple, fie prin calcule, fie prin măsurători simple. Energia cinetică a unui glonț de pistol este de 100 J. În schimb, un chibrit emite o energie termică de 1000 J.

Capacitățile de căldură ale unor gaze la presiune constantă (index p) și la volum constant (V)
gaz c p c p/c V CV C mp C mV C mp-C mV
J/gK J/gK J/molK J/molK J/molK
heliu 5.2335 1,6600 3.1527 20.934 12.602 8.332
neon 1,0216 1.6376 0,6238 20,766 12.560 8.206
argon 0,5234 1,6667 0,3140 20.934 12.560 8,374
kripton 0,2470 1.6857 0,1465 20.808 12.560 8.248
xenon 0,1591 1,6522 0,0963 20.808 12.560 8.248
Vapori de mercur 0,1047 1,6667 0,0628 20.808 12.560 8.428
aer 1.0090 1,4094 0,7159 29.098 20,787 8.311
oxigen 0,9127 1,4065 0,649 29.207 20,859 8.348
azot 1,0216 1,4023 0,7285 28,604 20.432 8.172
hidrogen 14.2351 1.4102 10.0944 28.470 20.335 8.135
Clorură de hidrogen 0,8122 1.4161 0,5736 29,647 21.026 8.621
Hidrocarbură 1,0467 1,4045 0,7453 29.308 20.934 8,374
Dioxid de carbon 0,8457 1.3357 0,6238 36,928 28.428 8.500
Oxid de azot 0,8374 1.2903 0,649 36,844 28.470 8,374

Declarația privind protecția datelor din TU Braunschweig se aplică acestui site web, cu excepția secțiunilor VI, VII și VIII.