Ang konsepto ng init ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa pag-unawa sa pisikal na mundo sa paligid natin. Sa araling ito, tutuklasin natin kung ano ang init, pagsukat nito, at epekto nito sa materya. Ang dami ng init ay mauunawaan sa konteksto ng kahulugan nito, mga yunit ng pagsukat, tiyak na kapasidad ng init, at ang paggamit nito sa pagkalkula ng paglipat ng init.
Ang init ay isang anyo ng enerhiya na inililipat sa pagitan ng mga sistema o bagay na may iba't ibang temperatura. Ang paglipat ng enerhiya na ito ay nangyayari mula sa mas mainit na bagay patungo sa mas malamig hanggang sa makamit ang thermal equilibrium. Maaaring mangyari ang heat transfer sa tatlong paraan: conduction, convection, at radiation.
Ang yunit ng init sa International System of Units (SI) ay ang joule (J). Sa kasaysayan, ang init ay sinusukat sa mga calorie (cal), kung saan ang 1 calorie ay tinukoy bilang ang dami ng init na kinakailangan upang itaas ang temperatura ng 1 gramo ng tubig ng 1°C sa atmospheric pressure. Ang ugnayan sa pagitan ng joules at calories ay ibinibigay ng: \( 1\, \textrm{cal} = 4.184\, \textrm{J} \) Ang isa pang karaniwang yunit ng enerhiya ng init sa British system ay ang British Thermal Unit (BTU), na ang 1 BTU ay ang dami ng init na kinakailangan upang itaas ang temperatura ng 1 libra ng tubig ng 1°F.
Ang partikular na kapasidad ng init ( \(c\) ) ay isang katangian ng isang substance na tumutukoy sa dami ng init na kinakailangan upang baguhin ang temperatura ng 1 kilo ng substance ng 1 Kelvin (K) o 1°C. Ito ay ipinahayag sa joules bawat kilo Kelvin ( \(J/(kg\cdot K)\) ). Ang formula para kalkulahin ang dami ng init ( \(Q\) ) gamit ang tiyak na kapasidad ng init ay: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \) kung saan: - \(Q\) ay ang dami ng init sa joules, - \(m\) ay ang masa ng sangkap sa kilo, - \(c\) ay ang tiyak na kapasidad ng init ng sangkap, at - \(\Delta T\) ay ang pagbabago ng temperatura sa Kelvin o °C .
Ang pagkalkula ng paglipat ng init ay mahalaga sa iba't ibang larangan ng siyentipiko at inhinyero, kabilang ang pag-unawa sa mga pattern ng panahon, pagdidisenyo ng mga sistema ng pag-init at paglamig, at pagpapaliwanag sa mga pisikal na pagbabago ng mga sangkap. Tuklasin natin ang isang halimbawa upang ilarawan kung paano kalkulahin ang dami ng init:
Halimbawa: Kalkulahin ang dami ng init na kinakailangan upang itaas ang temperatura ng 2 kg ng tubig mula 20°C hanggang 50°C. Ang tiyak na kapasidad ng init ng tubig ay \(4184 J/(kg\cdot K)\) .
Ginagamit namin ang formula para sa dami ng init: \( Q = m \cdot c \cdot \Delta T \) Pinapalitan ang mga ibinigay na halaga: \( Q = 2\, \textrm{kg} \cdot 4184\, \textrm{J/(kg}\cdot \textrm{K)} \cdot (50 - 20)\, \textrm{°C} \) Ang pagkalkula ng halaga ng \(Q\) ay magbibigay sa atin ng dami ng kinakailangang init.
Ang mga eksperimento ay isang praktikal na paraan upang maunawaan ang konsepto ng init at ang mga epekto nito sa iba't ibang sangkap. Narito ang dalawang simpleng eksperimento na naglalarawan ng konsepto ng paglipat ng init at tiyak na kapasidad ng init:
Eksperimento 1: Pagsukat ng Pagbabago ng Temperatura sa Tubig
Kasama sa eksperimentong ito ang pag-init ng kilalang dami ng tubig at pagsukat ng pagbabago ng temperatura. Sa pamamagitan ng paggamit ng electric heater para magbigay ng kilalang dami ng enerhiya sa tubig, masusukat ng mga estudyante ang pagtaas ng temperatura at kalkulahin ang partikular na kapasidad ng init ng tubig gamit ang formula na ibinigay kanina.
Eksperimento 2: Paghahambing ng Heat Absorption
Sa eksperimentong ito, ang pantay na masa ng iba't ibang mga sangkap, tulad ng tubig at langis, ay inilalagay sa magkatulad na kondisyon at pinainit sa parehong tagal. Sa pamamagitan ng pagsukat sa pagbabago ng temperatura ng bawat substansiya, maaaring maobserbahan ng mga mag-aaral ang mga pagkakaiba sa pagsipsip ng init at iugnay ito sa konsepto ng tiyak na kapasidad ng init.
Ang dami ng init ay isang kritikal na aspeto ng pag-unawa sa paglipat ng enerhiya sa pisikal na mundo. Sa pamamagitan ng kahulugan ng init, mga yunit ng pagsukat, at tiyak na kapasidad ng init, maaari nating mabilang at makalkula ang paglipat ng init sa iba't ibang proseso at sistema. Ang pagsasagawa ng mga eksperimento ay nagbibigay ng praktikal na pananaw sa kung paano naaapektuhan ng init ang iba't ibang mga sangkap at nakakatulong sa pagpapatibay ng mga teoretikal na konsepto na sakop sa araling ito.
