Физика

за сваког по нешто

Количина топлоте и топлотна равнотежа

 

Загрејана тела предају топлоту хладнијим телима која их окружују. При томе, температура тела које отпушта топлоту опада, док температура тела које прима топлоту расте.

Примери:

  • метална кашичица у врућем чају – топлота се брзо преноси са чаја на кашичицу
  • шерпа на шпорету
  • топлота пећи простире се по целој просторији

Топлота је онај део унутрашње енергије који се са тела са више температуре преноси на тело ниже температуре.

Eнергијa коју тело прими или отпусти у процесу топлотне размене назива се количина топлоте.

 

Приликом топлотне размене долази до промене температуре.

Закључак 1: Количина топлоте зависи од промене температуре.

 

Од чега још зависи количина топлоте?

Пример:

  • врела пегла незнатно загрева собу, пећ загрева више иако има нижу температуру

 

На основу овога може да се закључи да количина топлоте коју једно тело предаје другим телима не може да се процени само на основу његове температуре.

Пример:

  • на шпорет (на исту грејну плочу) два суда са различитим количинама воде исте почетне температуре – 1 литар и 2 литра – након истог времена виша температура воде 1 литар
  • кување кафе или чаја – већа посуда са водом мања посуда са водом (загревање различитих количина воде помоћу једнаких количина топлоте)

 

Ако се већој маси воде жели повисити температура исто као и мањој маси воде онда се мора дуже загревати (под истим условима)

Закључак 2: Количина топлоте зависи од масе тела.

 

Пример:

Из искуства је познато да ће се на истој грејној плочи за исто време комад метала загрејати до знатно више температуре него вода чија је маса једнака маси тог метала

  • иста маса воде и метала – метал се загрева до знатно више температуре

Закључак 3: Количина топлоте зависи од врсте супстанције.

 

Закључак:

Количина топлоте зависи од промене температуре, масе и врсте супстанције.

 

Количина топлоте означава се великим словом Q.

Q=mc(T_{2}-T_{1})

 

Q – количина топлоте (као и друге врсте енергије мери се џулима)

m – маса

c – специфични топлотна капацитивност

T_{2}-T_{1} – промена температуре

 

Aко је температура изражена у степенима Целзијуса

Q=mc(t_{2}-t_{1})

Количина топлоте коју тело прима при загревању или отпушта при хлађењу зависи од масе тог тела, од специфичног топлотног капацитета супстанције и од промене температуре.

 

Специфични топлотни капацитет зависи од врсте супстанције.

Пример:

  • земља има мању специфични топлотни капацитет од воде (око 4,5 пута) – копно се лети брже загрева од мора, док се зими брже расхлади

 

c=\frac{Q}{m(T_{2}-T_{1})}

јединица за специфичну топлотну капацитивност:

[c]=\frac{J}{kgK}

Специфична топлотна капацитивност супстанције је бројно једнак количини топлоте која је потребна за загревање 1kg те супстанције за 1К односно 10С.

 

Шта се дешава приликом топлотне размене?

Пример:

  • лед и сок
  • две посуде са водом – једна врела, друга хладна – када се помеша – млака вода

посебно

  • суд са водом – температуру воде означити са t1
  • тело – температуру тела означити са t2

заједно

  • спустити тело у суд са водом – нова температура са t

 t1<t<t2

У систему од два или више тела врши се размена топлоте тако да је количина топлоте коју предаје тело са вишом температуром једнака количини топлоте коју прима тело са нижом температуром.

Q_{1}=Q_{2}  једначина топлотног биланса

Q1 – количина топлоте коју предаје тело са вишом температуром

Q2 – количина топлоте коју прима тело са нижом температуром

 

После топлотне размене оба тела се налазе на истој температури.

m_{1}c_{1}(t-t_{1})=m_{2}c_{2}(t_{2}-t)

 

Део унутрашње енергије се може пренети са једног тела на друго – енергија прелази са једног тела на друго или се претвара из једног облика у други.

 

Пошто смо се уверили да је толота вид енергије, онда закон одржања механичке енергије може проширити и на топлотну.

пример:

– хидроцентрала – гравитациона потенцијална енергија воде – кинетичка енергија обртања турбина – електрична енергија – бојлер – електрична енергија прелази у унутрашњу енергију воде

 

ЗАКОН ОДРЖАЊА ЕНЕРГИЈЕ:

Енергија се не може уништити и ни из чега створити, већ само прелази из једног облика у други или са једног тела на друго.

 

 

Топлотно ширење и појам температуре Фазни прелази