Коливання температури та фізичне перетворення шляхом теплового переносу - Maxicours
• Газ складається з молекул (або атомів рідкісного газу), вільних одна від одної, без хімічного зв’язку між ними. Вони постійно стикаються між собою і відбиваються від перешкод, що стоять перед ними. Температура пов’язана з ними термічне збудження. Чим вище температура, тим сильніша їх середня швидкість. Таким чином, молекули будуть частіше стикатися і потрапляти на стінки контейнера.
• Рідина складається з молекул, що ковзають одна на одній. Ці молекули взаємодіють між собою за допомогою водневих зв’язків (наприклад, води) або ван-дер-ваальсових зв’язків. Ці зв'язки постійно утворюються і не виробляються, але забезпечують компактну когезію рідини. Високі температури роблять молекули більш рухливими, ніж низькі температури, і вібрують. Тоді зв’язки є більш ефемерними.
• Твердий кристалічний утворюється атомами або молекулами (для молекулярної твердої речовини), зв'язаними між собою стабільними хімічними зв'язками. При дуже низьких температурах атоми/молекули нерухомі. Як тільки температура піднімається, вони вібрують. Чим вище температура, тим більше вібрацій, але атоми/молекули залишаються близькими до свого положення рівноваги.
Загалом, підвищення температури збільшує термічне збудження складові (атоми, молекули) тіла. Ми говоримо мікроскопічної енергії.
Матерія може зазнавати змін у стані, про що нагадує діаграма нижче:
На мікроскопічному рівні перехід від твердого стану до рідкого супроводжується розривом зв’язків між молекулами, які потім вільно пересуватися в рідині. Однак вони цього не залишають, оскільки водневі зв’язки або ван дер Ваальс заважають їм це робити.
Перехід з рідкого стану в газоподібний відповідає розриву цих низькоенергетичних зв’язків. Тоді молекули більше не мають зв'язку між собою і залиште рідину з утворенням водної фази.
Сублімація - це зміна стану, коли хімічні зв’язки, що забезпечують зчеплення твердої речовини, розриваються, і тоді не існує жодного іншого зв’язку між атомами/молекулами, які переходять безпосередньо в газову фазу. Сублімація рідкісна при навколишньому тиску, за винятком сухого льоду. Для води сублімація можлива лише при дуже низькому тиску (комети).
Інші зміни стану відповідають зворотним операціям того, що ми щойно описали.
Юридичною одиницею для вираження енергії є Джоуль. Однак загальною одиницею, що все ще зустрічається (у харчуванні), є калорійність. A кілокалорія, також зазначив Калорійність (зверніть увагу на велику літеру), коштує приблизно 4,184 кДж.
Одиниця виміру температури - кельвін (К). Температура Т в Кельвіні пов'язане з температурою в градусах Цельсія відношенням .
Відносини дійсні до тих пір, поки тіло не зазнає змін у фізичному стані. Кількість тепла Питання знаходиться в Джоулі. в Кельвіні - це різниця між кінцевою температурою та початковою температурою. Термін VS тут теплоємність або теплоємність тіла, в Дж/К. Теплоємність змінюється залежно від фізичного стану і змінюється від тіла до тіла.
Поширеним є використання питома теплоємність проти:
проти відноситься до енергії, яка потрібна одному кілограму тіла для підвищення температури на один кельвін. Воно виражається у, а також називається масове тепло або питоме тепло. Маса м тіла в кілограмах. Для рідкої води, .
Ми також використовуємо теплоємність молераe, яка є енергією, необхідною для підвищення температури a родимка від тіла. Відзначаючи ні кількість родимок у нас є. Отже, є в .
Примітка: Зміна одного кельвіна дорівнює зміні одного градуса Цельсія. Тому ми можемо виразити температуру в кельвінах або градусах Цельсія, ми отримаємо ті самі зміни.
Нагріваємо воду. Температура підніметься, і вода почне кипіти. Під час цієї зміни стану температура залишатиметься на рівні 100 ° C, а потім знову зростатиме, коли вода повністю випарується. Зміна стану рідини/пари вимагає a принести енергія.
Коли рідина досягає температури кипіння, теплова енергія Питання для подачі в основну рідину м для того, щоб вона пройшла в газовій фазі, дається співвідношення:
Відношення буде використано в постійний тиск (атмосферний тиск). Константа названа прихована теплота випаровування і виражається в. Приховане тепло зрідження визначається. Отже, енергія є звільнений парою, яка розріджується.
Так само,прихована теплота плавлення - енергія, необхідна для того, щоб кілограм твердої речовини при температурі її плавлення перейшов у рідкий стан. Приховане тепло затвердіння є його протилежністю, це енергія звільнений під час затвердіння.
Звичайно, є також прихована теплота сублімації і конденсація.
Примітка: Ми також можемо міркувати молярна прихована спека.