Какво е предаване на топлина, концепция и характеристики
Във физиката, особено термодинамиката, топлината се определя като:
Приносът на енергия, трансформирана в резултат на химическа или ядрена реакция и прехвърлена между две системи или между две части на една и съща система.
Това количество енергия не се дължи на работата или преобразуването между два различни вида енергия.
Следователно топлината е форма на пренесена енергия, а не форма на задържана енергия, като вътрешната енергия. Нарича се още топлинна енергия.
Топлината и работата са форми на енергия, които не могат да бъдат свързани със състоянието на системата, тоест с нейната равновесна конфигурация. По-специално и двете форми на енергия се разпознават в момента, в който преминават, текат.
Творбата идентифицира момента, в който силата прави промяна. С други думи, работните потоци се случват в момента, в който се случат; както и топлинната енергия се идентифицира само в момента на нейното предаване.
Единици за изразяване на топлина
Топлината се измерва в Международната система в джаули.
На практика обаче все още често се използва като мерна единица за калории.
Калория е количеството топлина, необходимо за повишаване на температурата на грам дестилирана вода с един градус по Целзий. Това определение е валидно при условия на налягане от 1 атм.
Понякога се използват и чисто технически единици: като kWh или BTU.
Какво е специфична топлина?
Специфичната топлина (или специфична топлинна маса на веществото) се определя като: количеството топлина, необходимо за увеличаване или намаляване на температурата на единица маса с един келвин.
Нека си припомним, че разликата между градус по Целзий и келвин е еднаква.
Подобно количество е специфичната моларна топлина, тя се определя като: количеството топлина, необходимо за повишаване или намаляване на температурата на мол вещество с една степен.
В международната система мерната единица за специфична топлина е J/(K · kg), дори ако kcal/(kg × ° C) се използва много, докато тази на моларната топлина е J/(K · mol).
Какви са ефектите от топлината?
Ефектите от трансфера на топлинна енергия са описани от първия закон на термодинамиката в най-общия му вид:
където,
ΔE -> показва промяна във всяка форма на енергия (като вътрешна енергия, кинетична енергия или потенциална енергия).
Q -> представлява топлина.
W -> показва работата (чрез промяна на обема или изохорично).
Последиците от преноса на топлинна енергия могат да бъдат главно два вида:
- вариране на енергията
- обмен на работа.
Една конкретна форма на енергия, която може да се промени след преминаването на топлината, е вътрешната енергия. Промяната във вътрешната енергия може да има различни последици, включително промяна в температурата или промяна в състоянието на агрегация.
Какво са латентна топлина и разумна топлина?
Ако преносът на топлина води до промяна в агрегатното състояние, то приема името латентна топлина. Ако трансферът води до намаляване на температурната разлика (тъй като двете системи или двете части на една и съща система са склонни да достигнат топлинно равновесие), ние говорим за разумна топлина.
Класическата формула за чувствителна топлина е:
докато тази на латентната топлина е:
И накрая, в случай, че трансферът на топлинна енергия включва както намаляване на температурната разлика, така и фазова промяна, тази топлина може да се разглежда като сбор от два приноса:
- принос, свързан със разумната топлина
- принос, свързан със скрита топлина.
Пример
Например, повишаването на температурата на водата от 20 ° C до 50 ° C при стандартни условия (т.е. при налягане от 1 атм) се определя от факта, че се осигурява разумна топлина. Ако водата вече е достигнала температурата на кипене, тя съхранява енергия (под формата на латентна топлина), запазвайки температурата си непроменена, докато настъпи промяната на фазата от течност към пара.
Поради тази причина струя водна пара при 100 ° C, която има енергия, складирана по време на преминаването на състоянието, може да причини по-тежки изгаряния от водата в течно състояние при същата температура.
Топлината на реакцията се отнася и когато топлината се консумира или генерира от химическа реакция.