Як вимірюється енергія?

Ви можете виміряти кінетичну енергію (енергію руху) за допомогою термометра. Вимірювання потенційної (накопиченої) енергії може бути складним завданням. Потенційна енергія кульки, що застрягла в дереві, пов’язана з масою кульки та її висотою над землею. Потенційна енергія, що міститься в хімічних зв’язках, пов’язана з типом зв’язку та кількістю зв’язків, які потенційно можуть розірватися.

Температурні та температурні шкали

Коли ви вимірюєте температуру повітря у своєму дворі, ви дійсно вимірюєте середню кінетичну енергію частинок газу у вашому дворі. Чим швидше ці частинки рухаються, тим вище температура.

Тепер усі частинки рухаються не з однаковою швидкістю. Хтось їде дуже швидко, а хтось їде відносно повільно, але більшість рухається зі швидкістю між двома крайнощами. Показання температури з вашого термометра пов’язане із середньою кінетичною енергією частинок.

Ви, напевно, використовуєте шкалу Фаренгейта для вимірювання температур, але більшість вчених та хіміків використовують шкалу Цельсія (° С) або Кельвіна (К). (Символ градуса не пов’язаний з К.) На наступному малюнку порівнюються три температурні шкали з використанням точки замерзання та температури кипіння води як контрольних точок.

Вода кипить при 100 ° C (373 K) і замерзає при 0 ° C (273 K). Щоб отримати температуру Кельвіна, ви берете температуру Цельсія і додаєте 273. Математично це виглядає так:

Можливо, ви захочете знати, як конвертувати з Фаренгейта в Цельсій (адже більшість з нас все ще думає у ° F). Ось рівняння, які вам потрібні:

Обов’язково відніміть 32 від температури за Фаренгейтом перед множенням на 5/9:

Обов’язково помножте температуру за Цельсієм на 9/5 і тоді додати 32.

Спробуйте скористатися цими рівняннями, щоб підтвердити, що нормальна температура тіла 98,6 ° F дорівнює 37 ° C.

Відчуйте спеку

Тепло - це не те саме, що температура. Коли ви вимірюєте температуру чогось, ви вимірюєте середню кінетичну енергію окремих частинок. Тепло, з іншого боку, це міра загальної кількості енергії, якою володіє речовина.

Наприклад, склянка води та басейн можуть мати однакову температуру, але вони містять значно різну кількість тепла. Для підвищення температури басейну на 5 ° C потрібно набагато більше енергії, ніж для склянки води, оскільки в басейні води набагато більше.

Одиницею теплоти в системі СІ є джоуль (J). Більшість з нас все ще використовують метричну одиницю тепла, калорійність (кал). Ось стосунки між ними:

Калорія - це досить невелика кількість тепла - кількість, необхідна для підвищення температури 1 грам води на 1 ° C. кілокалорія (ккал), що становить 1000 калорій, є зручною одиницею тепла. Якщо повністю спалити великий кухонний сірник, він виробляє близько 1 кілокалорії (1000 кал) тепла.

Коли почуєш слово калорій, Ви можете подумати про їжу і про підрахунок калорій. Їжа містить енергію (тепло). Мірою цієї енергії є харчова калорія (яка зазвичай пишеться з великих літер), яка насправді становить кілокалорію (ккал). У тій цукерці, яку ви щойно з’їли, містилося 300 поживних калорій, тобто 300 ккал або 300 000 калорій.