Η ζέστη - είναι ... Ποιο είναι το ποσό της θερμότητας που εκλύεται κατά την καύση;

Όλες οι ουσίες που έχουν μια εσωτερική ενέργεια. Η τιμή αυτή χαρακτηρίζεται από μια σειρά φυσικών και χημικών ιδιοτήτων, μεταξύ των οποίων θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην θερμότητα. Αυτή η τιμή είναι ένα αφηρημένο μαθηματική τιμή που περιγράφει την αντοχή του ουσίας μοριακή αλληλεπίδραση. Η κατανόηση του μηχανισμού ανταλλαγής θερμότητας μπορεί να σας βοηθήσει να απαντήσει στο ερώτημα, τι ποσότητα της θερμότητας που ελευθερώνεται κατά την ψύξη και τη θέρμανση ουσίες και την καύση τους.

Η ιστορία της ανακάλυψης της θερμότητας

Αρχικά, το φαινόμενο μεταφοράς θερμότητας που περιγράφεται είναι πολύ απλή και σαφής: εάν η θερμοκρασία του υλικού αυξάνεται, παίρνει τη θερμότητα, και, στην περίπτωση της ψύξης, διαθέτει προς το περιβάλλον. Ωστόσο, η θερμότητα - δεν είναι θεωρηθεί ως συστατικό του υγρού ή το σώμα θεωρήθηκε τρεις αιώνες πριν. Οι άνθρωποι πιστεύεται αφελώς ότι η ουσία αποτελείται από δύο μέρη: τα μόρια και ζεστασιά. Τώρα λίγοι θυμούνται ότι ο όρος «θερμοκρασία» στα λατινικά σημαίνει ένα «μείγμα», και, για παράδειγμα, ένα χάλκινο μιλήσει ως «θερμοκρασία κασσιτέρου και χαλκού».

Τον 17ο αιώνα υπήρχαν δύο υποθέσεις που θα μπορούσε να εξηγήσει με σαφήνεια το φαινόμενο της μεταφοράς θερμότητας και της θερμότητας. Πρώτα πρότεινε το 1613, το Galileo. Η διατύπωσή του ήταν: «Η ζέστη - είναι μια ασυνήθιστη ουσία που μπορεί να διεισδύσει σε κάθε του σώματος και έξω από αυτά.» Galileo ονομάζεται η ουσία της θερμιδικής. Υποστήριξε ότι η θερμιδική δεν μπορεί να εξαφανιστεί ή να καταστραφεί, και μόνο σε θέση να μετακινούνται από το ένα σώμα στο άλλο. Κατά συνέπεια, η περισσότερο σε θερμιδική ουσία, η υψηλότερη θερμοκρασία της.

Η δεύτερη υπόθεση ήρθε το 1620, και το πρόσφερε στον φιλόσοφος Μπέικον. Σημείωσε ότι, σύμφωνα με τα ισχυρά χτυπήματα του σφυριού το σίδερο ζεσταίνεται. Η αρχή αυτή λειτουργεί και τροφοδοτεί τη φωτιά μέσω τριβής, οδήγησε Μπέικον να σκεφτείτε για τη μοριακή φύση της θερμότητας. Υποστήριξε ότι η μηχανική ενέργεια στο σώμα των μορίων του αρχίζουν να κερδίσει ένας ενάντια στον άλλο, για να αυξήσει την ταχύτητα της κίνησης και ως εκ τούτου την αύξηση της θερμοκρασίας.

Το αποτέλεσμα ήταν η πραγματοποίηση της δεύτερης υπόθεσης που θερμαίνουν - το αποτέλεσμα της μηχανικής δράσης μοριακών ουσιών μεταξύ τους. Αυτή η θεωρία για μεγάλο χρονικό διάστημα, προσπαθώντας να δικαιολογήσει και να αποδείξει την Lomonosov πειραματικά.

Η ζέστη - είναι ένα μέτρο της εσωτερικής ενέργειας,

Οι σύγχρονοι μελετητές έχουν καταλήξει στο εξής συμπέρασμα: η θερμική ενέργεια είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ των μορίων της ύλης, δηλ .. Η εσωτερική ενέργεια του σώματος. ταχύτητα σωματιδίων εξαρτάται από τη θερμοκρασία και η θερμική αξία είναι ευθέως ανάλογη προς τη μάζα της ουσίας. Για παράδειγμα, ένας κουβάς με νερό έχει υψηλότερη θερμική ενέργεια από το γεμάτο κύπελλο. Ωστόσο πιατάκι με θερμό υγρό μπορεί να έχουν λιγότερη θερμότητα από το κρύο λεκάνη.

Θερμιδική θεωρία, που προτάθηκε από τον 17ο αιώνα, ο Γαλιλαίος, οι επιστήμονες έχουν καταρριφθεί J. Joel και Β Rumford. Απέδειξαν ότι η θερμότητα δεν έχει κανένα βάρος και χαρακτηρίζεται αποκλειστικά με μηχανική κίνηση των μορίων.

Ποιο είναι το ποσό της θερμότητας που εκλύεται κατά την καύση της ουσίας; Ειδική θερμότητα καύσης

Μέχρι σήμερα, ευπροσάρμοστο και ευρέως χρησιμοποιούμενες πηγές ενέργειας είναι η τύρφη, πετρέλαιο, άνθρακα, φυσικό αέριο ή ξύλο. Η καύση των ουσιών αυτών διατίθεται ένα ορισμένο ποσό θερμότητας χρησιμοποιείται για τη θέρμανση, ξεκινήστε μηχανισμούς και τα παρόμοια. Δ Πώς μπορεί να υπολογίσει την αξία αυτή στην πράξη;

Για αυτήν την έννοια εισάγεται καύσης ειδική θερμότητα. Αυτή η τιμή εξαρτάται από την ποσότητα της θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την καύση 1 kg μιας ορισμένης ουσίας. Είναι ορίζεται με το γράμμα Q και μετριέται σε J / kg. Παρακάτω είναι ένας πίνακας των τιμών του q μερικά από τα πιο κοινά είδη των καυσίμων.

Μηχανικός της κατασκευής και μηχανές υπολογισμού πρέπει να γνωρίζουν την ποσότητα της θερμότητας που εκλύεται κατά την καύση του ένα ορισμένο ποσό της ουσίας. Για το σκοπό αυτό μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε έμμεσες μετρήσεις από τον τύπο Q = qm, όπου το Q - είναι η θερμαντική αξία της ουσίας, q - ειδική θερμότητα καύσης (τιμή πίνακα), και το m - μια δεδομένη μάζα.

σχηματισμός θερμότητα κατά την καύση βασίζεται στο φαινόμενο της απελευθέρωσης ενέργειας στο σχηματισμό χημικών δεσμών. Το πιο απλό παράδειγμα είναι η καύση του άνθρακα που περιέχεται σε οποιοδήποτε από τους τύπους των σύγχρονων καυσίμων. Carbon καίγεται υπό την παρουσία αέρα και ενώνεται με το οξυγόνο για να σχηματίσει διοξείδιο του άνθρακα. Ο σχηματισμός χημικών δεσμών λαμβάνει χώρα με την απελευθέρωση της θερμικής ενέργειας στο περιβάλλον, και η ενέργεια του ατόμου προσαρμοσμένο να χρησιμοποιεί για δικούς τους σκοπούς.

Δυστυχώς, η αλόγιστες δαπάνες των πολύτιμων πόρων όπως το πετρέλαιο ή τύρφη, μπορεί σύντομα να οδηγήσει στην εξάντληση των πηγών παραγωγής των καυσίμων αυτών. Ήδη σήμερα υπάρχουν ηλεκτρικές συσκευές και μοντέλα ακόμη νέο αυτοκίνητο, οι οποίες βασίζονται σε εναλλακτικές πηγές ενέργειας, όπως η ηλιακή ακτινοβολία, το νερό, ή η ενέργεια του φλοιού της γης.

μεταφορά θερμότητας

Η ικανότητα να ανταλλάσσουν θερμική ενέργεια μέσα στο σώμα ή από το ένα σώμα στο άλλο ονομάζεται μεταφορά θερμότητας. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει αυθόρμητα και εμφανίζεται μόνο όταν διαφορές θερμοκρασίας. Στην απλούστερη περίπτωση, η θερμική ενέργεια μεταφέρεται από μια πιο θερμαίνονται σε μία λιγότερο θερμαινόμενο σώμα μέχρι μέχρι να αποδειχθεί η ισορροπία.

Body προαιρετικά να είναι εξωτερικά συνέβη το φαινόμενο μεταφοράς θερμότητας. Σε κάθε περίπτωση, η δημιουργία της ισορροπίας μπορεί να συμβεί και σε μικρή απόσταση μεταξύ αυτών των αντικειμένων, αλλά με βραδύτερο ρυθμό από ό, τι όταν είναι σε επαφή.

Η μεταφορά θερμότητας μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες:

1. Η θερμική αγωγιμότητα.

2. συναγωγή.

3. Η λαμπερή ανταλλαγή.

θερμική αγωγιμότητα

Αυτό το φαινόμενο βασίζεται στην μεταφορά της θερμικής ενέργειας μεταξύ των ατόμων ή μορίων της ύλης. Αιτία της μετάδοσης - τυχαία κίνηση των μορίων και τη συνεχή σύγκρουση τους. Οπότε η θερμότητα μεταφέρεται από το ένα μόριο στο άλλο αλυσίδα.

Παρακολουθήστε φαινόμενο θερμική αγωγιμότητα μπορεί ανάφλεξη του οποιοδήποτε υλικό σιδήρου όταν η επιφάνεια ερύθημα εκτείνεται ομαλά και βαθμιαία εξασθενεί (ένα ορισμένο ποσό θερμότητας απελευθερώνεται στο περιβάλλον).

J. Fourier προέρχονται μια φόρμουλα για ροή θερμότητας, η οποία έχει συλλεχθεί το σύνολο των ποσοτήτων που επηρεάζουν το βαθμό του υλικού θερμικής αγωγιμότητας (βλ. Το παρακάτω σχήμα).

Σε αυτόν τον τύπο, / t Q - ροή θερμότητας, λ - συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας, S - εμβαδόν διατομής, T / Χ - ο λόγος της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ του άκρου του σώματος που βρίσκεται σε μια ορισμένη απόσταση.

Η θερμική αγωγιμότητα είναι η συνοψίζονται αξία. Έχει πρακτική αξία για τη μόνωση ενός σπιτιού ή τη μόνωση του εξοπλισμού.

θερμική ακτινοβολία

Ένας άλλος τρόπος για τη θέρμανση, η οποία βασίζεται στο φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Διαφέρει από την συναγωγή και αγωγής θερμότητας είναι ότι η μεταφορά ενέργειας μπορεί να λάβει χώρα στο χώρο κενού. Ωστόσο, όπως και στην πρώτη περίπτωση, πρέπει να υπάρχει μια διαφορά θερμοκρασίας.

Radiant ανταλλαγή - είναι ένα παράδειγμα της μεταφοράς θερμικής ενέργειας από τον ήλιο στην επιφάνεια της γης, η οποία είναι υπεύθυνη για την κατά προτίμηση υπέρυθρη ακτινοβολία. Για να προσδιορίσετε πόση θερμότητα φθάνει στην επιφάνεια της γης, που χτίστηκαν πολλά πρατήρια που παρακολουθεί την μεταβολή του δείκτη.

μεταγωγή

Συναγωγή κίνηση της ροής του αέρα σχετίζεται άμεσα με το φαινόμενο της μεταφοράς θερμότητας. Δεν έχει σημασία πόσο ζέστη θα αναφερθεί ένα υγρό ή αέριο, μόρια διαλυμένης ουσίας αρχίζουν να κινούνται πιο γρήγορα. Εξαιτίας αυτού, η πίεση του όλου συστήματος μειώνεται και το ποσό της, αντιθέτως, αυξάνει. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η κίνηση του θερμού αέρα ή άλλο αέριο ρέει προς τα πάνω.

Το πιο απλό παράδειγμα της χρήσης του φαινομένου της μεταφοράς στην οικιακή θέρμανση χώρου μπορεί να ονομαστεί μέσω μπαταριών. Βρίσκονται στο κάτω μέρος του δωματίου δεν είναι ακριβώς έτσι, και για τη θέρμανση του αέρα που ήταν να αυξηθεί, με αποτέλεσμα την ροή της κυκλοφορίας μέσα από το δωμάτιο.

Πώς μπορείτε να μετρήσετε την ποσότητα της θερμότητας;

Η θερμότητα της θέρμανσης ή ψύξης υπολογίζεται μαθηματικά χρησιμοποιώντας μια ειδική συσκευή - θερμιδόμετρο. Εγκατάσταση μόνωση αντιπροσωπεύεται από ένα μεγάλο δοχείο γεμάτο με νερό. ένα θερμόμετρο για τη μέτρηση της αρχικής θερμοκρασίας του μέσου χαμηλώνει στο υγρό. Στη συνέχεια βυθίζεται σε νερό θερμαίνεται σώμα για να υπολογίσει τη μεταβολή της θερμοκρασίας του υγρού μετά την εγκαθίδρυση της ισορροπίας.

Αυξάνοντας ή μειώνοντας το μέσο t προσδιορίζεται, η ποσότητα της θερμότητας για την θέρμανση του σώματος που πρόκειται να αναλωθεί. Το θερμιδόμετρο είναι μια απλή συσκευή που μπορεί να καταχωρήσει τη μεταβολή της θερμοκρασίας.

Επίσης, χρησιμοποιώντας ένα θερμιδόμετρο μπορεί να υπολογίσει πόσο μεγάλο μέρος της θερμότητας που εκλύεται κατά την καύση των υλικών. Για το σκοπό αυτό, ένα σκάφος που γεμίζουν με νερό, τοποθετούνται «τη βόμβα.» Αυτή η «βόμβα» είναι ένα κλειστό δοχείο εντός του οποίου βρίσκεται η υπό δοκιμή ουσία. Σε αυτό αθροίζονται ειδικά ηλεκτρόδια για ανάφλεξη και ο θάλαμος γεμίζεται με οξυγόνο. Μετά την πλήρη παράγοντα καύσης καταγράφονται αλλαγή στη θερμοκρασία του νερού.

Κατά τη διάρκεια αυτών των πειραμάτων διαπιστώθηκε ότι οι πηγές θερμότητας είναι χημικά και πυρηνικές αντιδράσεις. Πυρηνικές αντιδράσεις συμβαίνουν στα βαθύτερα στρώματα της γης, που σχηματίζει την κύρια παροχή θερμότητας ολόκληρου του πλανήτη. Χρησιμοποιούνται επίσης από τον άνθρωπο για την παραγωγή ενέργειας κατά τη διάρκεια της σύντηξης.

Παραδείγματα χημικών αντιδράσεων είναι η καύση ουσιών και αποσύνθεση των πολυμερών σε μονομερή στο ανθρώπινο πεπτικό σύστημα. Η ποιότητα και η ποσότητα των χημικών δεσμών στο μόριο καθορίζει πόση θερμότητα θα ξεχωρίσει στο τέλος.

Αυτό που μετριέται από τη ζέστη;

Η μονάδα της μέτρησης θερμότητας στο σύστημα SI είναι το joule (J). Επίσης, οι μονάδες μη-SI που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή ζωή - θερμίδων. 1 θερμίδα ισούται με 4.1868 J και του διεθνούς προτύπου βασίζεται σε 4184 J. θερμοχημεία. Νωρίτερα συναντήθηκε βρετανική BTU θερμική μονάδα, η οποία έχει σπάνια χρησιμοποιείται από τους επιστήμονες. 1 BTU = 1,055 J.