Back to the topics list

тепло

Тепло є формою енергії. Чим більше теплова енергія, тим нагріте тіло.

На цьому уроці ми дізнаємося про

1. Різниця між теплом і температурою
2. Тепло як вид енергії
3. Види речовин за їх здатністю проводити теплову енергію або загорятися
4. Перетворення теплової енергії в інші види енергії і навпаки
5. Потік тепла від високої температури до низької
6. Які різні ефекти тепла?
7. Що відбувається, коли тепло підводиться до різних станів речовини - твердих тіл, рідин і газів?

Почнемо з розуміння різниці між теплом і температурою.

Різниця між теплом і температурою

Перетворення теплової енергії в інші види енергії

Теплова енергія може бути перетворена в інші форми енергії, такі як механічна енергія, енергія світла та електрична енергія.

• Тепловий двигун перетворює теплову енергію в механічну
• Розпечена праска перетворює теплову енергію в світлову

Перетворення інших видів енергії в теплову

• Полум'я свічки перетворює хімічну енергію в теплову
• Електрична лампочка перетворює електричну енергію в теплову

Джерела тепла – Сонце (природне джерело тепла), вогонь, електрика

Види речовин

Легкозаймисті речовини - це речовини, які легко загоряються. Наприклад, LPG, деревина, трава, гас, папір

Незаймисті речовини - це речовини, які є вогнестійкими. Наприклад, вода, пісок, камінь, бетон

Провідники — це речовини, через які легко передається тепло. Наприклад, срібло, золото, мідь, алюміній

Ізолятори - це речовини, через які важко проводити тепло. Наприклад, дерево, скло, віск, камінь, вода, повітря

температура

Температура тіла є мірою ступеня нагрітості або холодності цього тіла.

Це показник кількості тепла, яке знаходиться в тілі.

Потік тепла

Якщо стикнутися дві речовини з різною температурою, тепло переходить від більш нагрітого тіла до більш холодного, поки їх температури не зрівняються.

Наприклад, щоб охолодити склянку гарячого молока, помістіть його в холодну воду. Тепло переходить від гарячого молока до холодної води.

Шкали температури

Цельсій до Фаренгейта = (°C ×(9/5)) + 32 = °F

Фаренгейт до Цельсія = ((°F – 32 ) × (5/9)) = °C

Цельсій до Кельвіна = °C + 272 = K

Коли є два об’єкти з різною температурою, той з вищою температурою буде передавати тепло іншому, поки вони не матимуть однакову температуру.

Коли вони мають однакову температуру, ми говоримо, що вони знаходяться в тепловій рівновазі.

Вплив тепла

Зміна температури тіла: коли тіло отримує тепло, температура підвищується, а коли воно охолоджується, температура зменшується.

Зміна форми тіла: довжина, об’єм і площа речовини збільшуються при підведенні до нього тепла. Це відоме як теплове розширення.

Зміна стану речовини:

• Плавлення або плавлення: тверда речовина перетворюється на рідину шляхом поглинання тепла при постійній температурі. Наприклад, лід у воду при 0°C
• Замерзання: рідина перетворюється на тверду, виділяючи тепло при постійній температурі. Наприклад, воду в лід при 0°C
• Випаровування або кипіння: рідина переходить у пароподібний стан шляхом поглинання тепла при постійній температурі. Наприклад, вода перетворюється на пару при 100 °C
• Конденсація: пара переходить у рідкий стан, виділяючи тепло при постійній температурі. Наприклад, пара перетворюється на киплячу воду при 100 °C
• Сублімація: тверда речовина безпосередньо перетворюється в газоподібний стан. Наприклад, нафталін або камфора
• Осадження: газ конденсується в твердий стан. Наприклад, перетворення вуглекислого газу в сухий лід

Теплове розширення твердих тіл

• Лінійне розширення - збільшення довжини твердого тіла при нагріванні
• Поверхневе розширення – збільшення площі твердого тіла при нагріванні, тобто збільшення довжини та ширини твердого тіла.
• Кубічне розширення - збільшення об'єму твердої речовини при нагріванні

Приклади запобіжних заходів, вжитих для запобігання тепловому розширенню

• Зазор заданий, і на одному кінці моста використовуються ролики
• Петлі передбачені в металевих трубопроводах, що транспортують гарячі гази
• Бетонні блоки для тротуарів і дорожніх покриттів укладають із зазорами або швами між ними
• Залізний обід зроблений трохи меншим за колесо. Обід нагрівається і вставляється в колесо. Відразу ж збризкують холодною водою

Теплове розширення в рідинах

Більшість рідин розширюється при нагріванні та стискається при охолодженні. Вода, однак, є винятком. При нагріванні від 0°C до 4°C вода стискається, а вище 4°C вона розширюється, на відміну від інших рідин. Це відоме як аномальне розширення води. Розширення рідини в основному залежить від природи рідини. Різні рідини розширюються на різну кількість. Рідинний термометр використовує властивість рідини розширюватися.

Теплове розширення в газах

При нагріванні гази розширюються, а при охолодженні стискаються. Наприклад, щільно наповнена повітрям автомобільна шина може лопнути в літні дні. Це відбувається через розширення повітря, яке нагрівається під час руху автомобіля. У газовому термометрі використовується принцип розширення газів при нагріванні.