Căldura - este ... Care este cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii?

Toate substanțele au o energie internă. Această valoare se caracterizează printr-un număr de proprietăți fizice și chimice, printre care o atenție deosebită trebuie acordată la căldură. Această valoare este o valoare matematică abstractă care descrie puterea substanței interacțiunii moleculare. Intelegerea mecanism de schimb de căldură poate ajuta să răspundă la întrebarea, ce cantitate de căldură eliberată în timpul de încălzire și răcire substanțe și arderea acestora.

Istoria descoperirii de căldură

Inițial, fenomenul de transfer de căldură descris este foarte simplu și clar: dacă temperatura materialului crește, acesta devine caldura, iar în cazul răcirii, îl alocă pentru mediu. Cu toate acestea, căldura - nu este considerată o componentă a fluidului sau corpul a fost gândit de trei secole în urmă. Oamenii au crezut cu naivitate că substanța este alcătuită din două părți: moleculele și căldură. Acum, puțini își amintesc că termenul „temperatură“ în latină înseamnă un „amestec“, și, de exemplu, un bronz vorbește ca „temperatură staniu și cupru“.

În secolul al 17-lea au existat două ipoteze care ar putea explica în mod clar fenomenul de transfer de căldură și de căldură. În primul rând a propus în 1613, Galileo. Formularea lor a fost: „Căldura - este o substanță neobișnuită, care poate pătrunde în oricare din corp și din ele.“ Galileo numit această substanță calorică. El a susținut că caloric nu poate să dispară sau să fie distruse, și numai în măsură să se deplaseze de la un corp la altul. Prin urmare, cu atât mai mult în substanța calorică, cea mai mare temperatura.

A doua ipoteză a venit în 1620, și a oferit-l pe filosoful Bacon. El a menționat că sub loviturile puternice ale ciocanului fierul de călcat se încălzește. Acest principiu operat și alimentând focul prin frecare, a condus Bacon să se gândească la natura moleculară a căldurii. El a afirmat că acțiunea mecanică asupra corpului moleculelor sale încep să se bată între ele, pentru a crește viteza de circulație și, prin urmare, crește temperatura.

Rezultatul a fost concluzia celei de a doua ipoteză care produce căldura - rezultatul substanțelor moleculare de acțiune mecanică cu altele. Această teorie pentru o perioadă lungă de timp, încercând să justifice și să dovedească Lomonosov experimental.

Căldura - este o măsură a energiei interne,

Cercetătorii moderni au ajuns la concluzia următoare: energia termică este rezultatul interacțiunii dintre moleculele de materie, adică .. Energia internă a corpului. Viteza particulelor depinde de temperatura și valoarea termică este direct proporțională cu masa substanței. De exemplu, o găleată de apă are o energie termică mai mare decât paharul umplut. Cu toate acestea farfurioară cu lichid fierbinte poate avea mai puțină căldură decât bazinul rece.

Teoria Caloric, care a fost propusă în secolul al 17-lea, Galileo, oamenii de știință au respins J. Joel și B. Rumford. Ei au demonstrat că căldura nu are nici o greutate și se caracterizează exclusiv prin mișcarea mecanică a moleculelor.

Care este cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii substanței? căldura de combustie specifică

Până în prezent, surse de energie versatile și larg utilizate sunt turbă, petrol, cărbune, gaze naturale sau lemn. Arderea acestor substanțe este alocată o anumită cantitate de căldură este utilizată pentru încălzire, începe mecanisme și altele asemenea. D. Cum se poate calcula această valoare, în practică?

Pentru acest concept este introdus căldura specifică de ardere. Această valoare depinde de cantitatea de căldură care este eliberată în timpul arderii 1 kg de o anumită substanță. Acesta este desemnat prin litera q și se măsoară în J / kg. Mai jos este un tabel de valori ale q unele dintre cele mai comune tipuri de combustibil.

Inginer construcția și motoarele de calcul trebuie să cunoască cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii unei anumite cantități de substanță. Pentru aceasta putem folosi măsurătorile indirecte prin formula Q = qm, unde Q - este valoarea calorică a substanței, q - căldura de combustie specifică (valoare de masă), și m - o masă dată.

Formarea de căldură în timpul arderii se bazează pe fenomenul de eliberare a energiei în formarea legăturilor chimice. Cel mai simplu exemplu este arderea carbonului, care este conținută în oricare dintre tipurile de combustibili moderni. Carbon este ars în prezența aerului și se combină cu oxigenul pentru a forma dioxid de carbon. Formarea legăturilor chimice are loc cu degajare de energie termică în mediul înconjurător, precum și energia persoanei adaptată să folosească pentru propriile lor scopuri.

Din păcate, cheltuielile nesăbuit de resurse valoroase, cum ar fi uleiul sau turba, poate duce în curând la epuizarea surselor de producere a acestor combustibili. Deja în prezent există aparate electrice și modele de mașini chiar și noi, care se bazează pe surse alternative de energie, cum ar fi lumina soarelui, apa, sau energia din scoarța terestră.

transfer de căldură

Capacitatea de a face schimb de energie termică în interiorul corpului sau de la un organism la altul se numește transferul de căldură. Acest fenomen se produce în mod spontan și are loc numai atunci când diferențele de temperatură. In cel mai simplu caz, energia termică este transferată de la un mai încălzit la un corp mai puțin încălzit până până la stabilirea echilibrului.

Corpul fi opțional extern pentru a apărut fenomenul de transfer de căldură. În orice caz, poate să apară stabilirea echilibrului și o distanță scurtă între aceste obiecte, dar într-un ritm mai lent decât atunci când acestea sunt în contact.

Transferul de căldură pot fi împărțite în trei tipuri:

1. Conductivitatea termică.

2. convectie.

3. Schimbul radiant.

conductivitate termică

Acest fenomen se bazează pe transferul de energie termică între atomii sau moleculele de materie. Cauza transmisie - mișcarea aleatorie a moleculelor și coliziunea lor constantă. Prin care căldura este transferată de la o moleculă la alta catenă.

Uita-te la fenomenul de conducție a căldurii poate aprinderii oricărui material de fier atunci când suprafața eritemul se extinde lin și treptat atenueaza (o anumită cantitate de căldură este eliberată în mediul înconjurător).

J. Fourier derivat o formulă pentru fluxul de căldură, care a colectat toate cantitățile care afectează gradul de material conducție a căldurii (vezi. Figura de mai jos).

În această formulă, Q / t - flux termic, λ - coeficientul de conductivitate termică, S - aria secțiunii transversale, T / X - raportul dintre diferența de temperatură între capătul corpului situat la o anumită distanță.

Conductivitatea termică este valoarea intabulate. Ea are valoare practică pentru izolarea termică a unui echipament de casă sau de izolare.

căldură radiantă

Un alt mod de a încălzi, care se bazează pe fenomenul de radiații electromagnetice. Acesta diferă de convecție și conducta de căldură este faptul că transferul de energie poate avea loc în vid. Cu toate acestea, ca și în primul caz, trebuie să existe o diferență de temperatură.

schimb radiant - este un exemplu de a transfera energia termică a soarelui la suprafața pământului, care este responsabil de radiație, de preferință, în infraroșu. Pentru a determina cât de mult de căldură atinge suprafața pământului, au fost construite numeroase stații care monitorizează schimbarea indicatorului.

convectie

Convectie de circulație a fluxului de aer este direct legată de fenomenul de transfer de căldură. Nu contează cât de mult de căldură am raportat un lichid sau gaz, moleculele de solut încep să se miște mai repede. Din acest motiv, presiunea întregului sistem este redus, iar valoarea, dimpotrivă, crește. Acesta este motivul pentru care circulația aerului cald sau alt gaz curge în sus.

Cel mai simplu exemplu de utilizare a fenomenului de convecție în încălzirea spațiului de origine poate fi numit prin baterii. Acestea sunt situate în partea de jos a camerei nu este doar atât, și pentru a încălzi aerul care a fost să crească, ceea ce duce la fluxul de circulație prin cameră.

Cum se poate măsura cantitatea de căldură?

Căldura de încălzire sau de răcire se calculează cu ajutorul unui dispozitiv special matematic - calorimetru. Instalarea izoterm reprezentat de un vas mare umplut cu apă. un termometru pentru măsurarea temperaturii inițiale a mediului este coborât în lichid. Apoi, cufundat în corpul încălzit apă pentru a calcula modificarea temperaturii fluidului după stabilirea echilibrului.

Prin creșterea sau descreșterea t mediu este determinat, cantitatea de căldură pentru încălzirea corpului să fie consumat. Calorimetrului este un dispozitiv simplu care poate înregistra schimbarea temperaturii.

De asemenea, folosind un calorimetru poate calcula cât de mult din căldura eliberată în timpul arderii materialelor. În acest scop, un vas umplut cu apă, amplasat „bomba“. Această „bombă“ este un vas închis, în care se află substanța de testat. Pentru acest rezumat electrozi speciali pentru aprindere și camera este umplută cu oxigen. După ardere completă agent de schimbare a temperaturii apei înregistrate.

Pe parcursul acestor experimente a stabilit că sursele de căldură sunt reacțiile chimice și nucleare. Reacțiile nucleare apar în straturile profunde ale Pământului, care formează sursa de căldură principală a întregii planete. Ele sunt, de asemenea, folosite de om pentru a produce energie în timpul fuziunii.

Exemple de reacții chimice sunt de ardere substanțe și descompunerea polimerilor la monomeri în sistemul digestiv uman. Calitatea și cantitatea legăturilor chimice în molecula de căldură determină cât de mult va sta în cele din urmă.

Ceea ce se măsoară prin căldura?

Unitatea de măsurare a căldurii în sistemul SI este Joule (J). De asemenea, unitățile non-SI sunt utilizate în viața de zi cu zi - calorii. 1 caloric egal cu 4.1868 J și standardul internațional bazat pe 4184 J. termochimic. Anterior întâlnit britanic unitate BTU termic, care a folosit foarte rar de către oamenii de știință. 1 BTU = 1,055 J.