Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №12

Температура — это мера теплоты объекта. Ее шкала определяется фиксированными точками отсчета, соответствующими температуре хорошо изученного явления.

• Температурная шкала Цельсия определяется:

— точкой замерзания воды, соответствующей 0 С;

— точкой кипения воды при атмосферном давлении, соответствующей 10 °C.

• Абсолютная температурная шкала в Кельвинах (К) определяется:

— точкой абсолютного нуля (0 К) — самой низкой возможной температурой;

— тройной точкой воды, соответствующей 273 К, при которой три ее агрегатных состояния (твердое, жидкое и газообразное) сосуществуют.

Если учесть, что интервал между точками замерзания и кипения воды измеряется в 100 К, а тройной точке воды соответствует 273 К, то перевод из шкалы Цельсия в абсолютную шкалу производится по формуле: К = Т °С + 273.

Первый закон термодинамики гласит:

Первый закон термодинамики гласит: переданное системе тепло ΔQ равно сумме изменения внутренней энергии ΔU системы и работы ΔW, проделанной системой: ΔQ = ΔU + ΔW.

Внутренней называется энергия частиц тела, которой они обладают вследствие своего хаотичного движения или отделения друг от друга. Работа — это энергия, переданная в результате перемещения тела из одного места в другое.

Адиабатическим процессом называется изменение состояния системы, происходящее без передачи тепла (ΔQ = 0). Отсюда при адиабатическом изменении ΔU + ΔW = 0. Следовательно, если тело или система тел при этом процессе производит работу ΔW, его внутренняя энергия уменьшается согласно формуле ΔU = — ΔW.

Изотермическим процессом называется изменение состояния системы, происходящее без изменения температуры. Внутренняя энергия идеального газа пропорциональна его абсолютной температуре.

Работа, проделанная идеальным газом при расширении с постоянным давлением р, равна рΔV, где V — изменение объема. Следовательно, при изотермическом процессе в идеальном газе ΔU = 0 и ΔQ = рΔV.

См. также статьи «Агрегатные состояния вещества», «Идеальные газы», «Энтропия».

ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ

Энергия, которой обладает тело благодаря своей температуре, называется тепловой. При передаче телу энергии для увеличения его тепловой энергии частицы тела:

• получают кинетическую энергию с повышением температуры;

• используют получаемую энергию для разрыва связей между молекулами, если тело переходит из твердого состояния в жидкое или газообразное либо из жидкого в газообразное.

Удельной теплоемкостью материала называется количество энергии, необходимое для повышения температуры единицы его массы на один градус. Чтобы повысить температуру тела массой m с Т₁ на Т₂, нужно передать ему энергию Е = mc(T₂ — Т₁), где с — удельная теплоемкость материала. Единицей теплоемкости с служит Дж/кг∙К или Дж/моль∙К.

Удельной теплотой фазового перехода твердого или жидкого тела называется количество энергии, необходимое для того, чтобы единица массы материала перешла из одного состояния в другое без изменения температуры. Для изменения состояния тела массой m при постоянной температуре нужно передать ему энергию ΔЕ = mI, где I — удельная фазовая теплота плавления, испарения или сублимации (перехода непосредственно из твердого в газообразное состояние, минуя стадию жидкости) данного материала. Единицей I служит Дж/кг или Дж/моль.

Тепловым расширением называется процесс изменения размеров твердого тела при нагревании. При повышении температуры твердого или жидкого тела его частицы совершают колебания с большей средней амплитудой, что и служит причиной расширения объема тела. Увеличение размеров пропорционально начальным размерам и изменению температуры. Коэффициентом линейного расширения материала α называется отношение увеличения линейных размеров к единицам длины и температуры. Единицей α служит К^-1. Если тело длиной L нагревать от температуры Т₁ до температуры Т₂, то увеличение длины составит ΔL = αL(Т₂ — Т₁).

См. также статьи «Агрегатные состояния вещества», «Температура».

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА

Тепло — это энергия, передаваемая в результате разности температур. Существуют три способа передачи тепла: теплопроводность, конвекция и тепловое излучение.

Теплопроводность наблюдается в твердых, жидких и газообразных телах. Металлы — наилучшие проводники тепла, поскольку в них присутствуют свободные электроны, легко приобретающие кинетическую энергию при нагревании и переносящие ее из горячих участков металла в более холодные. Тепло в неметаллах, жидкостях и газах передаетя движением атомов в горячих участках: атомам в более холодных.