Schimbul de căldură reflectă și determină schimbările energie stare între două obiecte - sau mai general sisteme - în contact termic datorită diferenței în temperatura. Căldura curge dintr-un sistem la temperatură mai mare la unul la temperatură mai mică până când ambele sisteme sunt la aceeași temperatură. Se spune că sistemele la aceeași temperatură sunt în echilibru termic.

sistem

Termenul „căldură” este folosit uneori, incorect, pentru a se referi la o formă de energie pe care o conține un sistem. Căldura este o formă de energie în tranzit; nu este energie în reședință. Energia conținută într-un sistem (exclusiv de energie în funcție de factorii externi) se numește energie internă și, spre deosebire de căldură, este o proprietate a unui sistem precum volum sau masa.

Prima lege a termodinamica afirmă că energia internă a unui sistem se poate schimba numai dacă „energia” curge în sau din sistem. Acest flux, sau energie în tranzit, apare ca căldură sau ca muncă (sau o combinație), iar schimbarea energiei interne este egală cu totalul căldurii și muncii care apar în timpul schimbării. După schimbare, totuși, sistemul nu conține nici căldură, nici muncă; conține energie internă.

Unitățile de căldură sunt unități de energie. O unitate clasică, calorii, a fost definit ca cantitatea de energie necesară pentru a crește temperatura unui gram de apă un grad Celsius. O definiție mai precisă recunoaște că această energie depinde ușor de temperatura apei, deci interval a fost specificat ca 14,5-15,5 ° C (58,1-59,9 ° F). Caloria dietetică (C capitală) este o kilocalorie (1000

TABELUL 1
SUBSTANŢĂ Căldură specifică (J/g o C) la 25 o C
apă 4.18
fier 0,45
Mercur 0,14
Alcool etilic 2,46

calorii). Energia disponibilă din metabolism dintr-o anumită cantitate de alimente este dat în mod obișnuit în Calorii.

În sistemul internațional de unități (SI sau extins sistem metric) joul este unitatea de energie. Deși se bazează mai degrabă pe considerente mecanice decât termice, joul este acum unitatea de energie preferată atât pentru aplicațiile mecanice, cât și pentru cele termice. Joule este de aproximativ 1/4 dintr-o calorie și acum definește în mod formal caloria. O calorie este, prin definiție, exact 4.184 jouli, deși diferența practică dintre această definiție și cea originală este neglijabilă.

Specificul capacitate termică, sau căldură specifică, este căldura necesară pentru a crește temperatura unui gram de substanță cu un grad Celsius. Căldurile specifice ale câtorva substanțe în jouli pe gram pe grad Celsius sunt enumerate mai sus.

De exemplu, pentru a crește temperatura unor cantități egale din toate aceste patru substanțe, apa ar necesita mult mai multă căldură decât celelalte (de peste 9 ori mai mult decât fier, de exemplu, pentru că 4.18 împărțit la 0.45 este 9.3). Sau dacă ați adăuga aceeași cantitate de căldură la cantități egale din toate cele patru substanțe, temperatura apei ar crește cel puțin. Pe scurt, este mai dificil să schimbi temperatura apei decât majoritatea celorlalte substanțe. Acesta este unul dintre principalele motive pentru care climatele de coastă au de obicei variații de temperatură sezoniere mai mici decât cele din interior. Datorită căldurii sale specifice relativ ridicate, apa este un bun moderator termic.