Apa yang setara dengan mekanis dari panas?

Dia Setara panas mekanis Ini adalah nilai pekerjaan mekanis yang diperlukan untuk meningkatkan suhu gram 14 air.5 ºC hingga 15.5 ºC. Saat ini setara ini memiliki nilai 4.186 Joule, yang didirikan pada tahun 1920.

Pada awal abad ke -19, termodinamika dan mekanik dianggap sebagai dua bidang sains yang benar -benar independen. Kelebihan Joule adalah untuk menunjukkan bahwa ada hubungan antara transfer energi untuk pekerjaan dan perpindahan panas dengan panas.

Panas air spesifik memungkinkan cangkir teh tetap panas untuk waktu yang cukup lama

Joule juga berkontribusi untuk menetapkan undang -undang konservasi energi yang merupakan hukum termodinamika pertama. Undang -undang ini mengacu pada energi internal (U) dari suatu sistem, di mana ia menunjukkan bahwa buktinya hanya dapat diubah oleh pekerjaan dan panas yang dilakukan oleh sistem atau pada sistem.

Gagasan bahwa panas dan pekerjaan setara diusulkan oleh Julius Robert Von Mayer pada tahun 1842, dan secara independen oleh James Joule, pada tahun 1843. Ini berasal dari kontroversi tentang siapa yang telah menetapkan nilai setara mekanik panas, yang diselesaikan untuk Joule pada tahun 1864.

[TOC]

Aspek sejarah

Air dan panas

Pada 1792, Benjamin Thompson, Count Rumford, diterbitkan dalam Transaksi Philophical Satu set hasil eksperimen yang menunjukkan hubungan antara gesekan yang dialami oleh air dan generasi panas. Pensinyalan ini menghasilkan perubahan dalam ide -ide yang diketahui tentang panas.

Pekerjaan dan panas mekanis

Selanjutnya, eksperimen James Prescott Joule (1818-1889) tentang kesetaraan pekerjaan dan panas, berkontribusi pada pembentukan teori kinetik yang membangun hubungan antara pekerjaan mekanis dan panas.

Dapat melayani Anda: neodymium: struktur, sifat, penggunaan

Teori kalori yang bertentangan ini, yang menunjukkan bahwa panas adalah cairan yang beralih dari satu sistem ke sistem lainnya, menghasilkan peningkatan suhu.

Pada tahun 1840, Joule menetapkan bahwa jumlah panas yang diproduksi dalam air oleh arus listrik sebanding dengan resistansi listrik dan persegi arus listrik (intensitas).

Kemudian, pada tahun 1842 von Mayer menerbitkan keberadaan hubungan antara pekerjaan mekanik dan panas. Namun, hubungan yang sama ini diterbitkan secara independen oleh Joule pada tahun 1843. Pada tahun yang sama Jules menerbitkan nilainya untuk setara dengan mekanik panas. Sementara itu, Julius von Mayer melakukannya pada tahun 1845, meskipun ditunjukkan bahwa dasar eksperimental hasilnya tidak meyakinkan.

Pengenalan yang setara

Pada tahun 1845, Joule menerbitkan pekerjaan yang berjudul "The Mechanical Equivalent of Heat", sebuah publikasi di mana ia menyajikan nilai numerik untuk setara dengan 772.24 pound stande (4.1550 Joule · Cal^-1). Eksperimen ini menunjukkan hubungan antara gesekan dan panas yang dihasilkan.

Pada tahun 1920 nilai setara mekanis panas pada 4 dikoreksi.186 j/g air, lalu mendefinisikan nilai ini sebagai jumlah pekerjaan mekanis yang diperlukan untuk memvariasikan suhu gram 14 air.5 ºC hingga 15.5 ºC.

Pada tahun 1852, Joule dan William Thompson menemukan bahwa ketika gas memperluas volumenya, tanpa melakukan pekerjaan eksternal, ada penurunan suhunya. Efek yang disebut Joule-Thompson berfungsi sebagai dasar untuk pembentukan industri pendingin di Inggris abad ke-19.

Dapat melayani Anda: senyawa organik: karakteristik, klasifikasi, contoh

Eksperimen Joule

Prosedur

Percobaan yang memungkinkan Joule.

Wadah memiliki tutup yang memungkinkan penyisipan termometer dan dukungan untuk palet yang akan mengaduk air. Dukungan terdiri dari engkol dan gulungan benang di mana utas yang mengikat masing -masing dari dua massa yang digunakan dalam percobaan dimasukkan.

Demikian juga, bagian dari dukungan yang direndam dalam air dilengkapi dengan palet yang berfungsi untuk mengaduknya. Akhirnya, perangkat dilengkapi dengan dua aturan, satu untuk setiap massa, yang dengannya variasi tinggi mereka selama percobaan ditentukan.

Ketika massa jatuh, mereka mengubah dukungan dan palet yang melekat padanya, menghasilkan agitasi air yang diterjemahkan menjadi panas dan meningkatkan suhunya, konsekuensi dari gesekan antara palet dan air.

Melalui engkol naik massa dan proses diulang beberapa kali, sampai produksi variasi suhu yang cukup besar. Video berikut menunjukkan operasi percobaan ini:

Perhitungan

Pekerjaan mekanis dilakukan ketika dua bobot jatuh adalah produk dari hilangnya energi potensial:

W = n · m · g · h (kehilangan energi potensial saat membuat massa)

Di mana n adalah saat -saat jatuhnya massa diulangi, dengan pekerjaan mekanis untuk memindahkan palet, di massa mereka, g percepatan gravitasi, dan tinggi yang ditempuh oleh massa saat jatuh.

Dapat melayani Anda: volume molar: konsep dan rumus, perhitungan dan contoh

Panas yang dihasilkan oleh aksi palet di atas air, konsekuensi dari jatuhnya massa, diberikan oleh ekspresi:

Q = (m + w^') (T₂ - T₁)

Di mana apa panas yang dihasilkan, m massa air, dengan setara dengan panas kalorimeter, dan t₂ - T₁ Variasi suhu.

Setara dengan mekanis panas kemudian diberikan oleh hubungan:

J = w / q

Yang akan sama:

J = n · m · g · h / [(m + w ') · (t₂ - T₁)]

= 4186 j / kcal

Panas spesifik

Kapasitas termal suatu zat

Ini adalah jumlah energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat dalam 1 ºC:

C = q / Δt

Di mana C adalah kapasitas termal, q Jumlah panas yang diserap, dan Δt variasi suhu.

Panas spesifik suatu zat

Panas spesifik adalah kapasitas kalori suatu zat per unit massa:

CE = q /m · Δt

Dimana CE adalah panas spesifik.

Panas air spesifik (pada 15 ºC) adalah yang sama 4.186 J / kg · ºC. Kemudian, nilai setara mekanis panas sesuai dengan nilai panas spesifik air.

Referensi

1. Serway, r. KE. dan Jewett, J. W. (2008). Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume I. Edisi Ketujuh. Editorial Cengage Learning.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke -8.). Pembelajaran Cengage.
3. Wikipedia. (2020). Equals dari panas mekanis. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
4. Para editor Eeritlopaedia Britannica. (2020). James Prescott Joule. Dipulihkan dari: Britannica.com
5. Rms. (2004). Equals dari panas mekanis. [PDF]. Pulih dari: pdfs.Semantikcholar.org
6. Listrik4U. (4 Maret 2020). Mekanik Equals of Heat: Apa itu? Diperoleh dari: Electrical4U.com