Практична фізика
ТЕПЛО І ТЕМПЕРАТУРА

Фізика
Поняття

- Важлива термінологія -

ТЕПЛОВІ БЛОКИ
Калорійність: Калорія визначається як кількість енергії, необхідної для підвищення температури грам води на один градус Цельсія. Це еквівалентно 4,184 Джоуля. Якщо під час їжі ви підраховуєте «калорії», ви насправді вважаєте кілокалорії. Тобто "калорія", яка використовується для вимірювання енергії їжі, насправді становить тисячу калорій, які ми щойно визначили. (стільки про послідовність)
Британська теплова установка (BTU): BTU - це кількість енергії, необхідна для підвищення температури одного фунта води на один градус за Фаренгейтом. Це еквівалентно 1055 Джоулів. У Сполучених Штатах здатність печей нагрівати повітря шляхом додавання енергії та здатність кондиціонерів витягувати енергію з повітря виражається в BTU.

кількість енергії

ЗАМОРОЖЕННЯ & КІПЕННЯ
Зазвичай буває так, що коли ви додаєте енергію до групи атомів, вони рухаються швидше і нагріваються. Подібним чином, якщо ви вилучаєте енергію з купу атомів, вони зазвичай менше рухаються і охолоджуються. Оскільки додавання теплової енергії зазвичай призводить до підвищення температури, люди часто плутають тепло і температуру. У звичайній мові два терміни означають одне і те ж: «я його нагрію» означає, що ви додасте тепла; "Я зігрію його" означає, що ви підвищите температуру. Зазвичай ніхто не заважає розрізнити опалення від потепління. Однак додавання тепла не завжди підвищує температуру. Наприклад, коли вода кипить, додавання тепла не підвищує її температуру. Це відбувається при температурі кипіння кожної речовини, яка може випаровуватися. При температурі кипіння додавання теплової енергії перетворює рідину в газ БЕЗ ПІДВИЩЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ.

ЗВОРОТНІ ЗВ'ЯЗКИ
Потік і збір контролюються за допомогою негативного зворотного зв'язку. Багато речей тече. Вода тече в канавах і трубах, електричний заряд протікає по проводах, повітря над крилами літака, а тепло переходить від гарячого до холодного. Швидкість, якою потік може заповнити контейнер, залежить від швидкості потоку, ефективного перерізу канави, труби або дроту. Можливо, більш цікавим є принцип негативного зворотного зв’язку. У цьому процесі управління регулюється мінливий стан якоїсь системи, щоб підтримувати її більш-менш постійною. Коли умова досягає певного встановленого максимуму, причина зміни вимикається або усувається.

ТЕПЛОВА ЕНЕРГІЯ
Зазвичай можна щось зігріти, додавши енергії. Додана енергія може бути отримана від світла, електрики, тертя, хімічної реакції, ядерної реакції або будь-якого іншого виду енергії. При першому додаванні до речовини енергія може концентруватися в одному атомі, але цей невдовзі вріжеться в інші і поширить енергію. Згодом кожен атом або молекула речовини рухатиметься трохи швидше. Коли додана енергія розподіляється по речовині, це потім називається тепловою енергією, тепловою енергією або просто теплою. Всі три терміни означають одне і те ж. Тепло є видом енергії, тому воно має одиниці енергії. У системі СІ це Джоулі. Багато інших одиниць вимірювання теплової енергії є загальновживаними. Калорії та BTU є загальноприйнятими тепловими одиницями.

ЗМІНА ТЕПЛА
Теплова енергія (Q) Теплова енергія, яка потрапляє в предмет, нагріваючи його від температури T1 до температури T2. Приріст тепла (Q) пропорційний зміні температури (T2 - T1) і пропорційний масі (м) об'єкта, що нагрівається. Константа пропорційності (c), яка називається питомою теплоємністю, залежить від матеріалу, з якого виготовлений предмет. Зміна тепла Q = c * m * (T2 - T1)

ТЕПЛОВИЙ ПОТОК
Тепловий потік вимірюється як кількість енергії, що передається за одиницю часу. В одиницях СІ це буде вимірюватися в Джоулях на секунду. Джоуль за секунду - це те саме, що вата (Вт), тому тепловий потік повинен виражатися у ватах. Оскільки теплова енергія часто вимірюється в одиницях, що не належать до СІ, тепловий потік часто реєструється і в інших одиницях. Кондиціонери оцінюються в BTU на годину. Іноді ви побачите ергів в секунду або калорій в секунду.

ШВИДКІСТЬ НАГРІВУ
Швидкість - це зміна з плином часу (t). Графіки, що мають незалежну змінну як час, є стандартними засобами відображення швидкості. Нахил графіка "проти часу" говорить про швидкість. Оскільки температура пропорційна теплу у зразку матеріалу (якщо воно не замерзає чи плавиться), графіки температури та часу є ознаками зміни енергії. Швидкість нагрівання (або охолодження) r = Q ÷ t
(Примітка: Тут велика T використовується для позначення температури, тоді як мала t використовується для позначення часу. Обов’язково тримайте ВЕРХНЮ та малу t).

ТЕМПЕРАТУРА
Ви не можете безпосередньо виміряти тепло, але ви можете виявити його вплив на речовину. Зміни тепла зазвичай можна виявити як зміни температури. Коли ви додаєте до речовини теплову енергію, вона зазвичай зігрівається; при видаленні теплової енергії вона зазвичай охолоджується.

ОДИНИЦІ ТЕМПЕРАТУРИ
Цельсій: У системі СІ температура вимірюється в градусах Цельсія (С). Ця шкала визначається: Температура замерзання води = 0 С Температура кипіння води = 100 С. Температура кипіння води дещо змінюється з висотою, тому важливо додати, що 100 С - це температура кипіння води в морі рівень. Насправді саме атмосферний тиск впливає на температуру кипіння, тому для точності використовується середній атмосферний тиск на рівні моря, прийнятий за тиск 760 мм рт.
Фаренгейта: шкала Цельсія зазвичай використовується в усіх країнах, крім США, де використовується стара шкала Фаренгейта (F). Цей масштаб визначається: Температура замерзання води = 32 F і температура кипіння води = 212 F. Всього між замерзанням і кип'ятінням є (212 - 32) = 180 градусів за Фаренгейтом, майже вдвічі більше, ніж у Шкала Цельсія. Це означає, що кожен градус Цельсія представляє майже вдвічі більший крок, ніж градус Фаренгейта.