Toplota in temperatura

Toplota in temperatura sta tesno povezana. Najpomembnejša razlika med tema dvema konceptoma je, da je toplota povezana s toplotno energijo telesa, medtem ko je temperatura povezana z molekularno kinetično energijo.

Toplota označuje prenos toplotne energije med molekulami istega sistema in jo je mogoče izmeriti v joulesu. Kaj meri toplota, kako se premika energija. Predmet pridobi ali izgubi toploto, vendar ne more biti vroče.

Po drugi strani temperatura opisuje povprečno kinetično energijo molekul znotraj sistema in jo je mogoče izmeriti v stopinjah Celzija, Kelvina in Fahrenheita. Temperatura je fizična lastnost predmeta.

	Toplota	Temperatura
Opredelitev	Energija, ki se prenaša iz enega telesa v drugo.	Merjenje topline ali hladnosti predmeta ali telesa.
Merilne enote	Jaoule, kalorija.	Kelvin, Celsius, Fahrenheit.
Meritvene estacije	Kalorimeter.	Termometer, termos, termistorji, pirometer.
Primeri	Lahka svetilka, ki oddaja toploto.	Človeška telesna temperatura, temperatura vode.

Kaj je toplota?

Toplota je energija, ki se zaradi temperaturne razlike prenaša iz enega telesa v drugega. Ko se bližata dve telesi z različno temperaturo, se energija prenese, tako da toplota teče iz najbolj vročega predmeta v najhladnejši. 

Oblike za prenos toplote

Obstajajo trije načini, kako lahko toploto prenesete. Prva je Prenos vožnje, ki se pojavljajo v trdnih snovi ali tekočinah, ki so v mirovanju. Drugi je Prenos konvekcije, ki se pojavlja v tekočinah ali premikajočih se plinih. Tretji je Prenos sevanja, Kaj se zgodi brez nosilnega materiala. 

Vožnja

Toplotna prevodnost je proces prenosa energije iz enega delca na drugega, ki se zgodi, medtem ko sta oba v neposrednem stiku. Območje z večjo kinetično energijo prenaša toplotno energijo na območje, ki ima nižjo kinetično energijo.

Delci visoke hitrosti trčijo v nizko hitrost delcev in to poveča njihovo kinetično energijo. Ta vrsta prenosa toplote se zgodi, ko obstaja fizični stik med dvema telesom ali predmeti. 

Vam lahko služi: Erasmus Darwin: Biografija, prispevki in izumi

Konvekcija

Konvekcijski prenos toplote se pojavi, ko se molekule tekočine premaknejo iz regije z višjo temperaturo na drugo z nižjo. Medtem ko se temperatura povečuje, se poveča tudi tekočina, kar je znano kot premik.

Najbolj jasen primer je vrela voda, kjer se na dnu premikajo najgostejše molekule, manj goste molekule pa se premikajo navzgor, kar ustvarja krožno gibanje.

Sevanje

Prenos toplote sevanja je zelo prisoten v našem vsakdanjem življenju, saj ga ustvarja emisija elektromagnetnih valov. Valovi odnašajo energijo v telo, ki ga oddaja. 

Sevanje se lahko pojavi skozi trden ali tekoči medij in je posledica naključnega gibanja molekul. Da ga lahko izmerite napravo, imenovano Thermoelement.

Kako se meri toplota?

Enote za merjenje prenosa toplote so Joule v mednarodnem metričnem sistemu, kalorija, ki se uporablja v znanstvenih ali tehnoloških aplikacijah. 

Joule

Joule je enak energiji, ki se prenese na predmet, ko Newtonova sila deluje nanj v smeri njegovega gibanja, vzdolž metra. 

Kalorija

Kalorija je opredeljena kot količina toplote, ki jo mora gram vode absorbirati, da dvigne svojo temperaturo do Celzijeve stopnje.

Instrument za merjenje toplote

Za merjenje prenosa toplote lahko uporabite kalorimeter, napravo, ki meri količino toplote, ki nastane med reakcijo. S kalorimetrom lahko določite količino toplote, ki jo prejme, ali ki oskrbuje telo, pa tudi količino toplote, ki se sprosti ali absorbira. 

Primeri toplote

• Pogost primer vožnje je postopek segrevanja ponve na štedilniku. Toplota gorilnika se prenese na površino ponve.
• Druga vsakodnevna situacija s prenosom toplote z vožnjo je podana med hojo brez čevljev. Material, na katerem se segreje, se prenese na noge.
• Bakrene cevi se lahko zelo učinkovito uporabljajo za prenos toplote v hišo, zato je običajno biti v toplotnih napravah.
• Z diamantnim prahom lahko pripravite elektronske naprave za prenos toplote, ne da bi vplivali na najbolj občutljiva območja mehanizma in s tem preprečili pregrevanje. 
• Toploto s sevanjem lahko doživimo, ko ostane blizu ognja, saj se toplota prenese iz vira, ki je lahko na primer požar, v telo, ki ostane blizu.

Lahko vam služi: Julius Lothar Meyer: Biografija in prispevki za znanost

Kakšna je temperatura?

Temperatura je merilo topline ali hladnosti predmeta ali telesa, ki je vzpostavljen s sklicevanjem na standardno vrednost. To je lastnost, ki kaže toplotno energijo in je prisotna v vsej snovi.

Kako se meri temperatura?

Osnovna enota za merjenje temperature je Kelvin (K). Tudi lestvico je mogoče uporabiti Celzija (C), saj je 0 stopinj Celzija vrednost, ki ustreza zamrznitvi vode. V ZDA je najpogostejša lestvica Fahrenheit (F), kjer točka zamrzovanja vode ustreza 32 stopinj Fahrenheita.

Kelvin

Kelvinova lestvica je najbolj uporabljena absolutna lestvica po vsem svetu in je opredeljena s tretjim zakonom termodinamike. Ker gre za absolutno lestvico, temperature, ki se zabeležijo s Kelvinom, nimajo ocen. Ničelna točka lestvice je absolutna ničla.

Vsaka enota na tej lestvici je 1 del med 273.16 delov razlike med absolutno ničlo in trojno točko vode.

Celzija

Celzijeve stopinje se imenujejo tudi Celzija stopinja in je 0 lestvica za točko zamrzovanja vode in 100 za njegovo vrelišče.

To lestvico je izumila švedska astronom.

Fahrenheit

Lestvica Fahrenheita temelji na 32 stopinjah za zamrzovanje vode in 212 stopinj za vrelišče. Uporablja se predvsem v Združenih državah Amerike, medtem ko Celzija prevladuje v preostalem svetu in tudi v znanstvenih raziskavah.

Vam lahko služi: dejanske vede: značilnosti, objekt študija, primeri

Ta lestvica je posledica nemškega fizika Daniela Gabriela Fahrenheita, ki je kot nič od svoje lestvice vzel temperaturo mešanice ledu in soli.

Instrumenti za merjenje temperature

Najpogostejši instrument za merjenje temperature je Stekleni termometer, ki je sestavljena iz steklene cevi, ki je napolnjena z živo srebro ali z drugo tekočino. S povečanjem temperature se tekočina razširi in omogoča določitev temperature pri merjenju volumna tekočine.

Drug instrument, ki ga je mogoče uporabiti Termoelement, senzor, ki je sestavljen iz dveh različnih kovin, ki sta združeni na enem koncu. Ko se ta zveza ohladi ali segreva, ustvari napetost, sorazmerno s temperaturo.

The Termistorji Temperaturo zaznajo zahvaljujoč polprevodniškemu materialu, ki kaže na spremembo odpornosti, kadar obstajajo razlike v temperaturi. Te vrste instrumentov so zelo stabilne in sčasoma ohranjajo svojo zmogljivost.

A pirometer ali laserski termometer lahko izmeri temperaturo, ne da bi bil neposredno v stiku z materialom. Ti instrumenti se pogosto uporabljajo v industrijskih procesih, v katerih obstajajo zelo visoke temperature ali v situacijah, v katerih tveganje pomeni še en merilni instrument.

Primeri temperature

• Navadna temperatura človeškega telesa je 37 stopinj Celzija.
• V nekaterih zmernih podnebjih je predstavljena povprečna temperatura 20 stopinj Celzija.
• Voda zamrzne pri 0 stopinj Celzija in zavre pri 100 stopinjah Celzija.
• Kava se zdi bolj vroča kot sladoled, ker primerjamo temperaturo enega in drugega, zaradi česar smo ugotovili, da je sladoled hladnejši.
• Mokre in vroče dni dojemajo več toplote kot vroče in suhe dni.