Перетворення градусів в джоулі

Перетворення градусів в джоулі?

Здравствуйте

Як частина мого TPE в середній школі на тему тепла, що виробляється людським тілом, я прагну перевірити, чи може тепло, яке виробляється учнями в класі, забезпечити енергією, необхідною для управління освітленням і, таким чином, мати кімнату ". ". Тому я намагаюся обчислити еквівалент 3 ° c в джоулях або будь-якій іншій одиниці (проходячи через кілька інших одиниць, якщо довгі розрахунки мене не лякають), що потім дозволило б мені перетворити у вати і таким чином перевірити, чи це виробництво тепла є достатньо для компактних люмінесцентних ламп.

Мені потрібна відповідь швидко, заздалегідь дуже дякую

Re: Перетворити градуси в джоулі? [ТЕРМІНОВО]

Перетворення температури на енергію подібно перетворенню корів на свиней .

PS
ват і джоуль - загальні назви .

Re: Перетворити градуси в джоулі? [ТЕРМІНОВО]

Перетворіть свою температуру в кельвінівські (x ° = x + 273,15 K), потім помножте на постійну Больцмана Kb (1,38 * 10 ^ -23 Дж/К) і отримайте теплову енергію, відповідну вашій температурі.

Трохи якісна дискусія щодо температури, щоб краще зрозуміти концепцію:

Дійсно, теплова енергія пропорційна Kb * T. Теплова енергія в мікроскопічному масштабі відповідає збудженню молекул, іншими словами їх кінетичній енергії. Отже, температура також відповідає збудженню молекул (перехід від температури до енергії - це лише питання одиниць, одна пропорційна іншій). Чим вище температура, тим більше збуджуються молекули.

Якщо ви введете два блоки будь-якого матеріалу в контакт, і кожен з них має різну температуру, у більш гарячого буде більше збуджених молекул (тобто середня кінетична енергія більша, ніж у іншого блоку), і через удари між частинками температура врівноважиться ( молекули гарячого блоку потраплять (молекули збуджуються) на молекули холодного блоку (оскільки блоки контактують)). Теплообмін - це безладна передача (=/= робота) енергії через вплив частинок (коли більярдна куля потрапляє в секунду, вона передає йому кінетичну енергію, оскільки вона прискорюється).

Сподіваюся, ці два маленькі абзаци не громіздкі.

РЕДАГУВАТИ: Я сподіваюся не говорити гріхи, я також відповідаю, щоб пояснити для себе поняття, чекайте більше відповідей.

Re: Перетворити градуси в джоулі? [ТЕРМІНОВО]

тому енергія, яку розбита кішка очікує відновити у своєму класі, не залежить від кількості учнів ?

Я так кажу, нічого не кажу.

Re: Перетворити градуси в джоулі? [ТЕРМІНОВО]

@jacknicklaus Насправді я не думав про проблему, я просто відповів, що E пропорційний KbT.

Я думаю, що в ідеальному випадку ми розглядаємо ізольований клас, температуру якого вимірюємо, розміщуємо в ньому учнів, чекаємо певного характерного часу, а потім знову вимірюємо температуру. І ми робимо висновок, що тепло, що розсіюється за їх присутності, пропорційне KbdT (і ми ділимо на кількість студентів, щоб знати середній внесок кожного з них). І ми порівнюємо порядки величини з енергією, необхідною для підтримання лампочки протягом курсу (скажімо).

Я уточнюю, що згідно з теорією розподілу енергії, при термодинамічній рівновазі середній внесок кожного квадратичного компонента (тобто в квадрат) у вираження кінетичної І потенційної енергії становить 1/2 КбТ.

Наприклад, для ідеального газу, де частинки не "бачать" один одного (відсутність взаємодії -> відсутність потенційної енергії) і можуть рухатися в просторі (3D), ми маємо E_tot = E_c = 1/2 * n * m * ( v_x ^ 2 + v_y ^ 2 + v_z ^ 2) з n числом частинок, m їх масою і v_r складовою швидкості в напрямку r.

Оскільки існує n помножених на три квадратичні компоненти, ми маємо E_tot = 3/2nKbT.

Я маю на увазі, що KbT - це лише фактор, який говорить нам про теплову енергію, яку відображає температура. Щоб отримати точне значення енергії, розрахунки є більш складними.

Re: Перетворити градуси в джоулі? [ТЕРМІНОВО]

Ні, це не працює так.

Мені здається, у вас є в програмі (але я можу помилятися, це, можливо, сьогодні зникло) поняття розмірного аналізу.
І дуже коротка температура - велика кількість, і вона не може бути еквівалентною енергії, яка є великою величиною. Тому його потрібно принаймні помножити на велику кількість (наприклад, кількість речовини), щоб переходити від одного до іншого
І окремий об’єкт також не збирається забезпечувати енергією. Саме його коливання температури може забезпечити енергією інший об’єкт
Наприклад, гарячий матеріал певної маси і який має певну теплову потужність, може нагрівати інший, але його температура буде падати, поки температури двох об'єктів не стануть рівними.
Якщо нам вдасться підтримувати нашу температуру (хімічними або іншими способами), ми зможемо мати постійний запас енергії в секунду (потужність). Це було б корисно, наприклад, щоб обійтися без опалення взимку в кімнаті де багато учнів. Людина в стані спокою видає теплову потужність близько 100 Вт. Тому він може забезпечити 100 джоулів щосекунди. Якщо учнів достатньо, цього може бути достатньо, щоб компенсувати втрати назовні не надто погано утепленої кімнати.

Але є щось набагато тонше у постачанні лампочок або в механічній роботі (і це, я думаю, це не у вашій програмі), це другий принцип термодинаміки Карно: ми не можемо безпосередньо перетворювати теплову енергію з гарячого об'єкта в механічну (або електричну) енергію. Вам потрібне гаряче джерело, яке забезпечує теплову енергію, і джерело холоду, яке може її поглинати, і в процесі ви можете отримати деяку «хорошу» енергію. Це принцип роботи теплових двигунів.
Теоретична максимальна ефективність цього перетворення тим менша, чим менша різниця температур між гарячим джерелом та джерелом холоду. Максимальна ефективність - 1-Tf/Tc, де Tc і Tf - температури гарячого джерела та джерела холоду, виражені в кельвінах. У приміщенні при 17 ° C та студентах при 37 ° C (або 290K та 310K) воно не буде важким, і крім того, у мене виникають проблеми з візуалізацією зовнішнього двигуна, здатного просто вловлювати це тепло.

Набагато ефективніше було б попросити їх крутити педалі.