W; rme

Bez zábran je divák nútený domnievať sa, že teplejšie telo pri ochladzovaní vydáva „niečo“, čo chladnejšie teleso absorbuje pri zahriatí. Aby sme mali formačný názov, označujeme toto „niečo“ ako po čiernej Množstvo tepla. V tomto vyjadrení telo s vyššou teplotou vydáva množstvo tepla tomu, ktoré má nižšiu teplotu. Strata tepla sa považuje za príčinu ochladenia jedného telesa, jeho absorpciu druhým telesom za príčinu jeho oteplenia. Táto novo zavedená „kvantitatívna koncepcia“ tepla, ktorá má stáť vedľa „koncepcie intenzity“ teploty, získava iba skutočný význam, pretože môžeme „kvantitu tepla“ zmerať a číselne uviesť.

Aj tu možno merať množstvo tepla iba meraním jeho účinkov a zatiaľ poznáme iba zmeny teplôt týchto účinkov. Nastavíme teda množstvo odobratého (alebo vydaného) tepla telesom Δq úmerne jeho zmene teploty ΔT pred a po prijatí (alebo vydaní): Δq

ΔT; alebo s konštantou proporcionality C:

kde C je tepelná kapacita. Pretože zmena množstva tepla Δq je úmerná hmotnosti tela, môžeme zaviesť špecifickú tepelnú kapacitu c a dostaneme:

Pretože toto je vždy o Teplotné rozdiely rovnica platí aj pre teplotu Celzia t. V tejto rovnici sa ukáže, že c je faktor závislý od materiálu. Obsahuje ale dve neznáme, a to Δq a c. Keby sme vedeli alebo vedeli merať mernú tepelnú kapacitu c, mohli by sme merať aj množstvo tepla Δq a naopak.

V minulosti bol faktor c stanovovaný ľubovoľne pre ktorúkoľvek látku v určitom teplotnom rozmedzí. Bolo dohodnuté, že voda medzi 14,5 a 15,5 ° C by mala mať jednotku špecifickej tepelnej kapacity. Týmto ustanovením sa súčasne definovala jednotka množstva tepla a tým sa získala možnosť merania ľubovoľného množstva tepla. Jednotka množstva tepla potom vyplýva takto: Ak je c nastavené na jednotku am = 1 g, zohriatím 1 g vody z 14,5 ° C na 15,5 ° C za normálneho tlaku, takže teplotný rozdiel Δt = 1 stupeň je, potom sa Δq rovná jednotke množstva tepla. Volali sa 1 kalória (1 kal).

Hmotnosť tu predstavuje množstvo látky. Často je však užitočné spojiť tepelnú kapacitu priamo s množstvom látky. Jeden potom hovorí o molárnej tepelnej kapacite Cm. Existuje spojenie medzi Cm a c

kde M je molárna hmotnosť. Pri nastavovaní jednotky množstva tepla, ako je opísané, sa človek viaže na materiálové vlastnosti vody. Pri definovaní jednotiek však existuje tendencia robiť čo najviac bez materiálových vlastností.

Aká je potom skutočná podstata tepla? Pretože sa dá generovať napríklad trením, tj. Prácou, je zrejmé, že ide o formu energie. Ak je to tak, treba počítať s tým, že dané dielo, keď sa premení na teplo, generuje zakaždým určité množstvo tepla, bez ohľadu na to, akým spôsobom sa premena diela na teplo uskutočňuje, teda nezávisle typ použitého procesu, ako aj fyzikálne a chemické vlastnosti použitých látok. Inými slovami: Musí existovať pevný numerický vzťah medzi teplom predtým nameraným v kalóriách a prácou použitou na jeho výrobu, ktorá sa meria v jouloch.

množstva tepla
Obr. 1: Joulov prístroj na stanovenie mechanického tepelného ekvivalentu. Znižovacia hmotnosť funguje E = mgh vo vode nádoby, pričom energiu E možno určiť zmenou teploty.
J.P. Joule tieto dôkazy poskytoval prostredníctvom systematických experimentov v rokoch 1842 až 1850. Myšlienka jedného z jeho experimentov je nasledovná: Teleso s hmotnosťou m, ktoré sa zdvihne do výšky h, má potenciálnu energiu mgh. Keď sa toto teleso ponorí, skutočne funguje a toto sa premení na teplo nasledujúcim spôsobom: Ponorujúce sa teleso pohybuje kolesom, ktoré sa otáča pod silným trením v kvapaline (napríklad v ortuti). Ak telo M kleslo, energia mgh zmizla, ale v kvapaline sa objavilo teplo. Ak je jeho hmotnosť m, jeho špecifická tepelná kapacita c, jeho nárast teploty ΔT, potom sa množstvo generovaného tepla rovná mcΔT. Teraz musí byť kvocient mgh/mcΔT, ak je teplo formou energie, konštantný a nezávislý od experimentálnych podmienok. Dnes platí:

1 kalória (cal) = 4,1868 joulov (J)

Ak tieto čísla nemusíte často riešiť, ťažko „cítite“, koľko je kalória, newton meter alebo joule. Najjednoduchší spôsob, ako odhadnúť jednu kilowatthodinu zo spotreby elektrickej energie. Je obohacujúce a prekvapivé robiť jednoduché porovnania buď pomocou výpočtov, alebo pomocou jednoduchých meraní. Kinetická energia guľky pištole je 100 J. Na druhej strane zápalka vyžaruje tepelnú energiu 1 000 J.

Tepelné kapacity niektorých plynov pri konštantnom tlaku (index p) a pri konštantnom objeme (V)
plyn c str c p/c V životopis C t.t. C mV C mp-C mV
J/gK J/gK J/molK J/molK J/molK
hélium 5,2335 1,6600 3,1527 20,934 12,602 8,332
neón 1,0216 1,6376 0,6238 20,766 12 560 8.206
argón 0,5234 1,6667 0,3140 20,934 12 560 8 374
kryptón 0,2470 1,6857 0,1465 20,808 12 560 8,248
xenón 0,1591 1,6522 0,0963 20,808 12 560 8,248
Ortuťové pary 0,1047 1,6667 0,0628 20,808 12 560 8 428
vzduch 1,0090 1,4094 0,7159 29 098 20,787 8,311
kyslík 0,9127 1,4065 0,649 29.207 20,859 8,348
dusík 1,0216 1,4023 0,7285 28,604 20 432 8,172
vodík 14,2351 1,4102 10.0944 28 470 20 335 8,135
Chlorovodík 0,8122 1,4161 0,5736 29,647 21,026 8 621
Uhľovodík 1,0467 1,4045 0,7453 29,308 20,934 8 374
Oxid uhličitý 0,8457 1,3357 0,6238 36,928 28,428 8 500
Oxid dusný 0,8374 1,2903 0,649 36,844 28 470 8 374

Vyhlásenie o ochrane údajov TU Braunschweig sa vzťahuje na tento web s výnimkou sekcií VI, VII a VIII.