Fizică conceptuală Ediția a XI-a Capitolul 15: TEMPERATURĂ, CĂLDURĂ ȘI EXPANSIE Temperatură Căldură Specifică Capacitate de căldură Extindere termică Extindere termică a apei și a gheții [imaginea aplicației iphone de la https://itunes.apple.com/ca/app/cp24-torontos-breaking- știri/id427789138? mt = 8]

ediția

Temperatură Un număr care corespunde căldurii sau răcorii unui obiect Măsurat de un termometru Este o proprietate per-particulă Fără limită superioară Limita inferioară se numește „zero absolut”

Temperatura Temperatura este proporțională cu energia cinetică tradițională medie pe particulă dintr-o substanță. Gaz - cât de repede se ridică particulele de gaz înainte și înapoi Lichid - cât de repede particulele alunecă și se agită unul lângă altul Solid - cât de repede se mișcă particulele în timp ce vibrează și se agită în loc [gif animat descărcat 25 ianuarie 2013 de pe http: // www .deanza.edu/facultate/mccauley/6a_site_images/Translational_motion-250.gif]

Termometru de temperatură Măsurează temperatura prin dilatarea sau contracția unui lichid (mercur sau alcool colorat) Citirea are loc atunci când termometrul și obiectul ating echilibrul termic (având aceeași energie cinetică medie pe particulă) Termometrele cu infraroșu funcționează prin detectarea radiației IR [imagine descărcată ian. 25 2013 de pe http://drrajivdesaimd.com/date/2012/10/]

Scale de temperatură Celsius Fahrenheit Kelvin 0C pentru punctul de îngheț al apei 100C pentru punctul de fierbere al apei Fahrenheit 32F pentru punctul de îngheț al apei 212F pentru punctul de fierbere al apei Kelvin 273 K pentru punctul de îngheț al apei 373 K pentru fierbere punctul de apă 0 la zero absolut aceeași mărime grade ca scara Celsius

Căldura este o formă de energie Fluxul de energie internă Căldura este atunci când energia internă este transferată de la un lucru la altul datorită unei diferențe de temperatură Căldura este energie internă în tranzit Fluxul de energie internă Căldura curge de la o substanță cu temperatură ridicată la o temperatură scăzută substanță până la atingerea echilibrului termic Căldura nu curge niciodată fără asistență de la o temperatură scăzută la o substanță cu temperatură ridicată [imagine descărcată 25 ianuarie 2013 de la http://summitjourneytowellness.blogspot.ca/2010/02/journey-to-wellness_5148.html ]

Cantitatea de căldură Măsurată în jouli sau calorii Sunt necesare 4,18 jouli de căldură pentru a schimba temperatura de 1 gram de apă cu 1 grade Celsius 4,18 jouli = 1 calorie [foto de Scott Wallace, descărcată 25 ianuarie 2013 de pe http: // www. compadre.org/informal/index.cfm?Issue=11]

Cantitatea de căldură Evaluarea energiei pentru alimente și combustibili este determinată din energia eliberată atunci când sunt arse. Unitatea de energie, Caloria, este comună pentru alimente. kilocalorie sau 1000 de calorii numite căldură calorică necesară pentru a schimba temperatura de 1 kg de apă cu 1C

Capacitate de căldură specifică Definită ca cantitatea de căldură necesară pentru schimbarea temperaturii de 1 kg de substanță cu 1 grad Celsius Ca și inerția termică - rezistența unei substanțe la o modificare a temperaturii [imagine descărcată 25 ianuarie 2013 de pe http: // video .planetgreen.discovery.com/home-garden/bed-water-bottle-bed.html]

Capacitate specifică de căldură Diferite substanțe au capacități termice diferite pentru stocarea energiei. Exemplu: Durează aproximativ 2 minute pentru a crește temperatura unei oale de fier cu apă până la temperatura de fierbere Durează mai puțin de 1 minut pentru a ridica temperatura aceleiași cantități de apă într-o oală de argint la temperatura de fierbere

Capacitatea termică specifică ridicată a apei are o capacitate mai mare de stocare a energiei decât aproape orice altă substanță. implică diferite moduri în care energia poate fi absorbită. crește mișcarea de mișcare a moleculelor, care crește temperatura crește cantitatea de vibrație internă sau rotație în molecule, care devine energie potențială și nu crește temperatura moleculele de apă pot absorbi energia fără a crește energia cinetică de translație

Căldura specifică afectează clima Pământul are o capacitate de căldură specifică mai mică decât apa. Pentru europeni, curentul Oceanului Atlantic transportă apă caldă la nord-est de regiunile Caraibelor și își păstrează o mare parte din energia sa suficient de lungă pentru a ajunge la Oceanul Atlantic de Nord.

Expansiunea termică Datorită creșterii temperaturii unei substanțe, moleculele se mișcă mai repede și se îndepărtează. Majoritatea substanțelor se extind la încălzire și se contractă la răcire. Căile ferate așezate în zilele de iarnă se extind și se pot închide în timpul verii fierbinți. [imagine descărcată ian. 25 2013 de la http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/jarlid.html] Capacele metalice încălzitoare pe borcane de sticlă sub apă fierbinte slăbesc capacul prin extinderea capacului mai mult decât borcanul.

Expansiunea termică joacă un rol în construcții și dispozitive. Exemplu: Utilizarea oțelului de armare cu aceeași viteză de dilatare ca betonul - rosturi de dilatare pe poduri. Lacunele de pe drumurile și trotuarele din beton permit extinderea betonului în timpul verii și contracția în timpul iernii.

Expansiunea termică Diferite substanțe se extind la viteze diferite. Exemplu: Când temperatura unei benzi bimetalice de alamă și fier crește, are loc o expansiune mai mare pentru banda de alamă, care se îndoaie pentru a roti un indicator, pentru a regla o supapă sau pentru a închide un întrerupător. Benzile bimetalice sunt utilizate în încălzitoare, termometre de cuptor, frigidere și prăjitoare de pâine electrice.

Extindere termică: excepția de la regulă Extinderea apei în gheață Când apa devine gheață, se extinde! Gheața are cristale structurate deschise rezultate din legături puternice la anumite unghiuri care îi măresc volumul. Acest lucru face ca gheața să fie mai puțin densă decât apa.

Expansiunea termică a apei Când gheața îngheață pentru a deveni gheață solidă, volumul acesteia crește enorm. Pe măsură ce gheața solidă se răcește în continuare, se contractă. Densitatea gheții la orice temperatură este mult mai mică decât densitatea apei, motiv pentru care gheața plutește întotdeauna pe apă.