W; rme

Невгамований глядач змушений вірити, що тепліше тіло видає "щось", поки воно охолоджується, яке охолоджуюче тіло поглинає під час нагрівання. Щоб мати формуючу назву для цього, ми називаємо це "щось" як після Чорного Кількість тепла. У цьому виразі тіло з вищою температурою віддає кількість тепла тілу з нижчою. Втрата тепла вважається причиною охолодження одного тіла, поглинання його іншим тілом - причиною його зігрівання. Ця нещодавно введена "концепція кількості" тепла, яка повинна стояти поряд з температурою "концепції інтенсивності", лише набуває реального значення, оскільки ми можемо виміряти "кількість тепла" і сформулювати це числово.

Тут також кількість тепла можна виміряти лише шляхом вимірювання його ефектів, і поки що ми знаємо лише зміни температури таких ефектів. Отже, ми встановимо кількість теплоти, яка поглинається (або виділяється) тілом Δq, пропорційна його зміні температури ΔT до і після поглинання (або виділення): Δq

ΔT; або з константою пропорційності С:

де С - теплоємність. Оскільки зміна кількості теплоти Δq пропорційне масі тіла, ми можемо ввести питому теплоємність c і отримаємо:

Оскільки це завжди приблизно Перепади температур рівняння також застосовується до температури Цельсія t. У цьому рівнянні c виявляється фактором, що залежить від матеріалу. Але він містить дві невідомі, а саме Δq і c. Якби ми знали або знали, як виміряти питому теплоємність c, ми могли б також виміряти кількість тепла Δq і навпаки.

У минулому коефіцієнт с визначався довільно для будь-якої речовини в певному діапазоні температур. Було домовлено, що вода між 14,5 і 15,5 ° C повинна мати одиницю питомої теплоємності. За допомогою цього визначення одночасно визначали одиницю кількості тепла, і таким чином було отримано можливість вимірювання будь-якої кількості тепла. Одиниця кількості тепла отримується наступним чином: Якщо c встановлено рівним одиниці і m = 1 г, нагріваючи 1 г води від 14,5 ° C до 15,5 ° C під нормальним тиском, так що різниця температур Δt = 1 градус є, тоді Δq стає рівним одиниці кількості теплоти. Їх називали 1 калорією (1 кал).

Маса тут представляє кількість речовини. Однак часто корисно співвідносити теплоємність безпосередньо з кількістю речовини. Потім говорять про молярну теплоємність См. Існує зв'язок між Cm і c

де М - молярна маса. При встановленні одиниці виміру кількості тепла, як описано, один зв’язується з властивостями матеріалу води. Однак існує тенденція робити якомога далі без властивостей матеріалу при визначенні одиниць.

Але в чому тоді справжня природа тепла? Оскільки воно може генеруватися, наприклад, тертям, тобто роботою, думка про те, що це вид енергії, очевидна. Якщо це так, слід очікувати, що дана робота, коли вона перетворюється в тепло, щоразу виробляє певну кількість тепла, незалежно від того, як відбувається перетворення роботи в тепло, тобто незалежно від тип використовуваного процесу, а також фізичні та хімічні властивості використовуваних речовин. Іншими словами: повинна існувати фіксована числова залежність між теплом, попередньо виміряним у калоріях, і роботою, яка використовується для його отримання, яка вимірюється в джоулях.

виміряти кількість
Рис. 1: Апарат Джоуля для визначення механічного теплового еквівалента. Знижуюча вага працює, E = mgh, у воді ємності, завдяки чому енергію E можна визначити за допомогою зміни температури.
J.P. Джоуль надав ці докази шляхом систематичних експериментів між 1842 і 1850 роками. Хід думок одного з його експериментів такий: Тіло масою m, підняте на висоту h, має потенційну енергію mgh. Коли це тіло тоне, воно працює, і це перетворюється в тепло наступним чином: Тонуче тіло рухає лопатеве колесо, яке обертається під сильним тертям у рідині (наприклад, ртуті). Якщо тіло М опустилося, енергія mgh зникла, але в рідині з’явилося тепло. Якщо його маса дорівнює m, питома теплоємність c, підвищення температури ΔT, то кількість виробленого тепла дорівнює mcΔT. Тепер фактор mgh/mcΔT, якщо тепло є формою енергії, повинно бути постійним і не залежати від умов експерименту. Сьогодні застосовується:

1 калорія (кал) = 4,1868 джоуля (J)

Якщо вам не доводиться часто мати справу з цими цифрами, навряд чи ви відчуєте, скільки калорій, ньютонів або джоулів. Найпростіший спосіб оцінити одну кіловат-годину від споживання електричної енергії. Це корисно і дивно робити прості порівняння або за допомогою розрахунків, або за допомогою простих вимірювань. Кінетична енергія кулі пістолета становить 100 Дж. З іншого боку, сірник випромінює теплову енергію 1000 Дж.

Теплоємність деяких газів при постійному тиску (індекс p) і при постійному обсязі (V)
газ c стор c p/c V Резюме C т.пл. З мВ C mp-C mV
Дж/гК Дж/гК Дж/мольК Дж/мольК Дж/мольК
гелій 5.2335 1,66600 3.1527 20 934 12.602 8.332
неонові 1,0216 1,6376 0,6238 20.766 12560 8.206
аргон 0,5234 1,6667 0,3140 20 934 12560 8 374
криптон 0,2470 1,6857 0,1465 20.808 12560 8.248
ксенон 0,1591 1,6522 0,0963 20.808 12560 8.248
Пари ртуті 0,1047 1,6667 0,0628 20.808 12560 8428
повітря 1,0090 1.4094 0,7159 29 098 20.787 8.311
кисень 0,9127 1.4065 0,649 29.207 20.859 8.348
азоту 1,0216 1.4023 0,7285 28.604 20 432 8.172
водень 14.2351 1,4102 10.0944 28 470 20 335 8.135
Хлористий водень 0,8122 1,4161 0,5736 29.647 21 026 8621
Вуглеводень 1,0467 1.4045 0,7453 29.308 20 934 8 374
Вуглекислий газ 0,8457 1,3357 0,6238 36,928 28 428 8 500
Закис азоту 0,8374 1.2903 0,649 36,844 28 470 8 374

Декларація про захист даних ТР Брауншвейг застосовується до цього веб-сайту, за винятком розділів VI, VII та VIII.