Zagadnienia teoretyczne
Ciepło – w fizyce to jeden z dwóch sposobów, obok pracy, przekazywania energii układowi termodynamicznemu. Oznacza formę zmian energii, nie zaś jedną z form energii. Ciepło przepływa między ciałami, które nie znajdują się w równowadze termicznej, tzn. gdy mają one różne temperatury i wywołuje zwykle zmianę temperatury. Stwierdzenie, że coś jest "cieplejsze" oznacza w języku fizyki, że ma wyższą temperaturę. Ciepło jest formą zmiany energii układu zależną od drogi procesu.
Temperatura - jedna z podstawowych w termodynamice wielkości fizycznych będąca miarą stopnia nagrzania ciał. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii. Temperatura jest miarą stanu cieplnego danego ciała. Jeśli dwa ciała mają tę samą temperaturę, to w bezpośrednim kontakcie nie przekazują sobie ciepła, gdy zaś mają różną temperaturę, to następuje przekazywanie ciepła z ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej - aż do wyrównania się temperatur obu ciał.
Bilans cieplny - w termodynamice to równanie opisujące sumę procesów cieplnych określonego układu termodynamicznego.
Bilans cieplny uwzględnia:
Zgodnie z I zasadą termodynamiki, różnica energii termicznej dostarczanej i wydzielonej z układu równa się zmianie energii wewnętrznej układu. Gdy w układzie nie zachodzą procesy zmieniające jego energię wewnętrzną lub suma energii tych procesów jest równa 0, ciepło dostarczane do układu musi być równe ciepłu wydzielanemu. Każdy bilans ciepła można zapisać z "punktu widzenia" układu lub otoczenia. Tradycyjnie, w konwencji termodynamicznej, bilans ciepła pisze się zawsze "z punktu widzenia" analizowanego układu. Stąd, w bilansie tym ciepło dostarczane dla układu jest zapisywane jako wartość dodatnia, a ciepło wydzielane jako wartość ujemna.
Kalorymetria (łac. calor = ciepło) - dział chemii fizycznej i termodynamiki zajmujący się rozwijaniem technik pomiaru ciepła powstającego w wyniku reakcji chemicznych i rozmaitych procesów fizycznych.
Pojemność cieplna - stosunek ilości ciepła dostarczonego do układu (dQ), do odpowiadającego mu przyrostu temperatury (dT).
gdzie:
Pojemność cieplna przypadająca na jednostkę masy to ciepło właściwe.
Pojemność cieplna C jest związana z ciepłem właściwym poprzez prostą zależność:
Ciepło właściwe ciał stałych (za: www.fizyka.osw.pl/Portals/physicseducation/46.pdf)
Ciepłem właściwym ciał stałych nazywamy ilość ciepła potrzebną, aby ogrzać 1 kg substancji o 1 st. K.
gdzie Cw - wielkość stabelaryzowana zależna od rodzaju substancji.
Prawo Dulonga i Petita - prawo dotyczące ciepeł molowych pierwiastków chemicznych które głosi że:
Wszystkie jednoatomowe kryształy powinny wykazywać molową pojemność cieplną równą trzykrotnej wartości uniwersalnej stałej gazowej.
Gdy dodamy do wody znajdującej się w kalorymetrze ciało stałe o wyższej temperaturze, ustalenie się nowej temperatury układu woda – ciało nie następuje natychmiast. W tym celu na wykresie temperatury wody w zależności od czasu przedłużamy proste powolnych zmian temperatury wody przed i po dodaniu ciała. Następnie rysujemy prostą prostopadłą do osi czasu przebiegającą w ten sposób, by zacienione pola były sobie równe (rys.) Rzuty punktów przecięcia A i B na oś T wyznaczają temperatury interpolowane Tp i Tk. Jest to metoda interpolacji różnicy temperatur do nieskończenie szybkiej wymiany ciepła.
T
Tk A
Tp B
czas t
źródło: www.wikipedia.pl.
pracownia_fiz