Rumus dan unit panas, karakteristik, bagaimana diukur, contoh

Dia panas Dalam fisika itu didefinisikan sebagai Energi termal ditransfer asalkan objek atau zat yang berada pada suhu yang berbeda dihubungi. Transfer energi ini dan semua proses yang terkait dengannya, adalah objek studi termodinamika, cabang fisika yang penting.

Panas adalah salah satu bentuk yang mengadopsi energi, dan salah satu yang paling akrab. Itulah mengapa ada baiknya bertanya dari mana asalnya. Jawabannya ada di atom dan molekul yang membentuk masalah ini. Partikel -partikel ini di dalam hal tidak statis. Kita bisa membayangkannya sebagai akun kecil yang disatukan oleh mata air lembut, mampu menyusut dan meregangkan.

Atom dan molekul bergetar zat di dalam, yang diterjemahkan ke dalam energi internal. Sumber: p. Tippens. Fisika: Konsep dan Aplikasi.

Dengan cara ini, partikel mampu bergetar dan energinya dapat dengan mudah ditransfer ke partikel lain, dan juga dari satu tubuh ke tubuh lainnya.

Jumlah panas yang diserap atau dihasilkan oleh tubuh, tergantung pada sifat zat, massa dan perbedaan suhu. Itu dihitung seperti ini:

Q = m.C_Dan .Δt

Di mana Q Itu adalah jumlah panas yang ditransfer, M Itu adalah massa objek, C_Dan Itu adalah panas spesifik zat dan Δt = t_terakhir - T_awal, yaitu perbedaan suhu.

Seperti semua bentuk energi, panas diukur Joules, Dalam Sistem Internasional (SI). Unit yang sesuai lainnya adalah: ergios Dalam sistem CGS, Btu Dalam sistem Inggris, dan kalori, istilah penggunaan umum untuk mengetahui kandungan energi makanan.

[TOC]

Karakteristik panas

Panas api adalah energi dalam transfer. Sumber: Pixabay

Ada beberapa konsep kunci yang harus diperhitungkan:

-Panas adalah tentang Energi dalam perjalanan. Objek tidak memiliki panas, mereka hanya memberikannya atau menyerapnya sesuai dengan keadaan. Apa objek itu energi internal, Di bawah konfigurasi internalnya.

Energi internal ini pada gilirannya, terdiri dari energi kinetik yang terkait dengan gerakan getaran dan energi potensial, khas konfigurasi molekuler. Menurut konfigurasi ini, suatu zat akan mentransfer panas lebih atau lebih mudah dan ini tercermin dalam panas spesifiknya C_Dan, Nilai yang disebutkan dalam persamaan untuk menghitung q.

-Konsep penting kedua adalah bahwa panas selalu ditransfer dari tubuh terpanas ke yang terdingin. Pengalaman menunjukkan bahwa panas kopi panas selalu melewati porselen cangkir dan piring, atau ke logam sendok yang diaduk.

-Jumlah panas yang ditugaskan atau diserap tergantung pada massa tubuh yang dimaksud. Tambahkan jumlah kalori atau joule yang sama ke dalam sampel dengan adonan x tidak memanaskan ke yang lain yang massanya 2x.

Dapat melayani Anda: Gelombang Elektromagnetik: Teori, Jenis, Karakteristik Maxwell

Alasannya? Ada lebih banyak partikel dalam sampel terbesar, dan masing -masing akan menerima rata -rata hanya setengah dari energi daripada sampel terkecil.

Keseimbangan termal dan konservasi energi

Pengalaman memberi tahu kita bahwa ketika kita menempatkan dua objek dalam suhu yang berbeda, suhu keduanya akan bersamaan. Maka dapat ditegaskan bahwa objek atau sistem, karena mereka juga dapat dipanggil, ada di keseimbangan termal.

Di sisi lain, merenungkan bagaimana meningkatkan energi internal dari sistem yang terisolasi, disimpulkan bahwa ada dua mekanisme yang mungkin:

i) Panaskan, yaitu transfer energi dari sistem lain.

i) melakukan beberapa jenis pekerjaan mekanis padanya.

Dengan mempertimbangkan energi itu dipertahankan:

Setiap peningkatan energi internal sistem sama dengan jumlah panas yang ditambahkan lebih banyak pekerjaan yang dilakukan di atasnya.

Dalam kerangka termodinamika, prinsip konservasi ini diketahui Hukum Termodinamika Pertama. Kami mengatakan bahwa sistem harus diisolasi, jika tidak, output entri atau energi lainnya harus dipertimbangkan dalam keseimbangan.

Bagaimana panas diukur?

Panas diukur sesuai dengan efek yang dihasilkannya. Oleh karena itu adalah rasa sentuhan yang dengan cepat menginformasikan seberapa panas atau dinginnya minuman, makanan atau benda apa pun. Karena memberikan atau menyerap panas diterjemahkan ke dalam perubahan suhu, mengukur yang satu ini memiliki gagasan tentang berapa banyak panas yang telah ditransfer.

Instrumen yang digunakan untuk mengukur suhu adalah termometer, perangkat yang disediakan dengan skala lulus untuk melakukan pembacaan. Yang paling terkenal adalah termometer merkuri, yang terdiri dari kapiler merkuri halus yang mengembang saat memanaskan.

Termometer dengan kelulusan dalam skala Celcius dan Fahrenheit. Sumber: Pixabay.

Kemudian kapiler penuh merkuri dimasukkan ke dalam tabung gelas dengan skala dan berhubungan dengan tubuh yang suhunya harus diukur sampai mencapai keseimbangan termal dan suhu keduanya sama.

Apa yang diperlukan untuk membuat termometer?

Untuk memulai, perlu memiliki beberapa sifat termometrik, yaitu, yang bervariasi dengan suhu.

Misalnya gas atau cairan seperti merkuri, embanglah saat pemanasan, meskipun juga melayani resistensi listrik, yang memancarkan panas saat dilintasi oleh arus. Singkatnya, properti termometrik apa pun yang mudah diukur dapat digunakan.

Jika suhunya T berbanding lurus dengan properti termometrik X, Maka Anda bisa menulis:

t = kx

Di mana k Ini adalah konstanta proporsionalitas yang harus ditentukan ketika dua suhu yang sesuai ditetapkan dan nilai yang sesuai X. Suhu yang tepat berarti mudah diperoleh di laboratorium.

Dapat melayani Anda: tembakan parabola miring: karakteristik, formula, persamaan, contoh

Setelah pasangan telah didirikan (T₁, X₁) Dan (T₂, X₂), Interval di antara mereka dibagi menjadi bagian yang sama, ini akan menjadi nilai.

Skala suhu

Pemilihan suhu yang diperlukan untuk membangun skala suhu dibuat dengan kriteria yang mudah diperoleh di laboratorium. Salah satu skala yang paling banyak digunakan di seluruh dunia adalah Skala Celcius, yang diciptakan oleh ilmuwan Swedia Anders Celcius (1701-1744).

0 dari skala Celcius adalah suhu di mana es dan air cair berada dalam kesetimbangan pada 1 atmosfer tekanan, sedangkan penghentian atas dipilih ketika air cair dan uap air sama -sama dalam kesetimbangan dan pada 1 atmosfer tekanan tekanan. Interval ini dibagi menjadi 100 derajat, yang masing -masing disebut gelar sarjana Celcius.

Ini bukan satu -satunya cara untuk membangun skala, apalagi. Ada skala berbeda lainnya, seperti skala Fahrenheit, di mana interval telah dipilih dengan nilai -nilai lain. Dan ada skala Kelvin, yang hanya memiliki pemberhentian yang lebih rendah: nol absolut.

Nol absolut sesuai dengan suhu di mana setiap gerakan partikel dalam suatu zat berhenti sepenuhnya, meskipun, meskipun cukup dekat, belum ada zat yang belum didinginkan hingga nol absolut.

Contoh

Semua mengalami panas setiap hari, baik secara langsung maupun tidak langsung. Misalnya, ketika minuman panas diambil, saat menerima matahari siang, memeriksa suhu motor mobil, di ruangan yang penuh dengan orang dan dalam situasi yang lebih banyak lagi.

Di bumi, panas diperlukan untuk mempertahankan proses kehidupan, baik yang berasal dari matahari dan yang meninggalkan bagian dalam planet ini.

Demikian juga, iklim didorong oleh perubahan energi termal yang terjadi di atmosfer. Panas matahari tidak mencapai yang sama dengan di mana -mana, garis lintang khatulistiwa tiba lebih dari kutub, sehingga udara terpanas dari daerah tropis naik dan bergerak ke utara dan selatan, untuk mencapai keseimbangan termal yang dibahas sebelumnya.

Dengan cara ini, arus udara ditetapkan dengan kecepatan yang berbeda, yang mengangkut awan dan hujan. Di sisi lain, tabrakan tiba -tiba antara front panas dan dingin, menyebabkan fenomena seperti badai, tornado dan badai.

Di sisi lain, pada tingkat yang lebih dekat, panas mungkin tidak disambut seperti matahari terbenam di pantai. Panas menyebabkan masalah operasi di mesin mobil dan prosesor komputer.

Dapat melayani Anda: watt law: apa itu, contoh, aplikasi

Ini juga menyebabkan listrik hilang pada kabel mengemudi dan bahan buncit, sehingga perlakuan panas sangat penting di semua bidang teknik.

Latihan

- Latihan 1

Pada label A Candy dibaca yang berkontribusi 275 kalori. Berapa banyak energi di joules setara dengan permen ini?

Larutan

Pada awalnya kalori telah disebut sebagai unit untuk panas. Makanan mengandung energi yang biasanya diukur dalam unit -unit ini, tetapi makan kalori sebenarnya adalah kilokalori.

Kesetaraannya adalah sebagai berikut: 1 kkal = 4186 j, dan disimpulkan bahwa suguhan tersebut memiliki:

275 kilokalori x 4186 joule/kilocaloria = 1.15 10⁶ J.

- Latihan 2

100 g dipanaskan hingga logam hingga 100 ° C dan menempatkannya dalam kalorimeter dengan 300 g air pada 20 ° C. Suhu yang diperoleh oleh sistem saat mencapai keseimbangan adalah 21.44 ° C. Itu diminta untuk menentukan panas spesifik logam, dengan asumsi bahwa kalorimeter tidak menyerap panas.

Larutan

Dalam situasi ini logam memberi panas, yang akan kita sebut q_Melesat Dan tanda (-) diletakkan sebelum menunjukkan kerugian:

Q_Melesat = m_logam .Ec_logam. Δt

Untuk bagiannya, air kalorimeter menyerap panas, yang akan dilambangkan sebagai diserap:

Q_terserap = m_air .Ec _air . Δt

Energi dipertahankan, dari mana ia mengikuti itu:

Q_Melesat = Q_terserap

Dari pernyataan yang dapat Anda hitung Δt:

Logam: Δt = t_terakhir - T_awal= (21.44 - 100) ºC = -78.56 ºC = -78.56 k.

Air: Δt = t_terakhir - T_awal= (21.44 - 20) ºC = 1.44 ºC = 1.44 k.

Penting: 1 ºC adalah ukuran yang sama dengan 1 Kelvin. Perbedaan antara kedua skala adalah bahwa skala Kelvin adalah absolut (nilai Kelvin selalu positif).

Panas air spesifik pada 20 ºC adalah 4186 J/kg. K dan dengan ini Anda sudah bisa menghitung panas yang diserap:

Q_terserap = m_air .Ec _air . ΔT = 300 x 10^-3 kg . 4186 J/kg . K . 1.44 K = 1808.35 J.

Untuk menyimpulkan, panas spesifik logam dibersihkan:

Ec _logam = Q _terserap /-M _logam . ΔT _logam  = 1808.35 J / -[(100 x 10^-3 kg. (-78.56 k)] = 230.2 J/kg.K

Referensi

1. Bauer, w. 2011. Fisika untuk Teknik dan Ilmu Pengetahuan. Volume 1. Bukit McGraw.
2. Cuellar, J.KE. FISCA II: Pendekatan Kompetensi. Bukit McGraw.
3. Kirkpatrick, l. 2007. Fisika: Pandangan Dunia. 6^ta Edisi Singkat. Pembelajaran Cengage.
4. Knight, r.  2017. Fisika untuk Ilmuwan dan Teknik: Pendekatan Strategi.  Pearson.
5. Tippens, hlm. 2011. Fisika: Konsep dan Aplikasi. Edisi ke -7. Bukit McGraw