Ce este transmisia de căldură, concept și caracteristici
În fizică, în special termodinamica, căldura este definită ca:
Contribuția energiei transformată ca urmare a unei reacții chimice sau nucleare și transferată între două sisteme sau între două părți ale aceluiași sistem.
Această cantitate de energie nu este atribuibilă muncii sau unei conversii între două tipuri diferite de energie.
Prin urmare, căldura este o formă de energie transferată și nu o formă de energie conținută, cum ar fi energia internă. Se mai numește energie termică.
Căldura și munca sunt forme de energie care nu pot fi asociate cu starea sistemului, adică cu configurația sa de echilibru. În special, ambele forme de energie sunt recunoscute în momentul în care tranzitează, curg.
Lucrarea identifică momentul în care forța face o schimbare. Cu alte cuvinte, fluxurile de lucru se întâmplă în momentul în care se întâmplă; precum și energia termică este identificată numai în momentul transmiterii acesteia.
Unități pentru a exprima căldura
Căldura se măsoară în sistemul internațional în jouli.
În practică, totuși, este încă adesea folosit ca unitate de măsură pentru calorii.
O calorie este cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura unui gram de apă distilată cu un grad Celsius. Această definiție este valabilă în condiții de presiune de 1 atm.
Uneori sunt utilizate și unități pur tehnice: cum ar fi kWh sau BTU.
Ce este căldura specifică?
Căldura specifică (sau căldura specifică de masă) a unei substanțe este definită ca: cantitatea de căldură necesară pentru creșterea sau scăderea temperaturii unei unități de masă cu un kelvin.
Să ne amintim că diferența dintre un grad Celsius și un kelvin este aceeași.
O cantitate similară este căldura molară specifică, este definită ca: cantitatea de căldură necesară pentru creșterea sau scăderea temperaturii unui mol de substanță cu un grad.
În sistemul internațional, unitatea de măsură pentru căldura specifică este J/(K · kg), chiar dacă kcal/(kg × ° C) este utilizat pe scară largă, în timp ce cea a căldurii molare este J/(K.
Care sunt efectele căldurii?
Efectele transferului de energie termică sunt descrise de prima lege a termodinamicii în forma sa cea mai generală:
Unde,
ΔE -> indică o modificare a oricărei forme de energie (cum ar fi energia internă, energia cinetică sau energia potențială).
Q -> reprezintă căldură.
W -> indică funcționarea (după modificarea volumului sau izocoric).
Consecințele transferului de energie termică pot fi în principal de două tipuri:
- variația energiei
- schimb de locuri de muncă.
O formă specială de energie care se poate schimba după trecerea căldurii este energia internă. Variația energiei interne poate avea consecințe diferite, inclusiv o modificare a temperaturii sau o modificare a stării de agregare.
Ce sunt căldura latentă și căldura sensibilă?
Dacă transferul de căldură are ca rezultat o schimbare a stării de agregare, acesta ia numele de căldură latentă. Dacă transferul are ca rezultat o scădere a diferenței de temperatură (deoarece cele două sisteme sau două părți ale aceluiași sistem tind să atingă echilibrul termic) vorbim de căldură sensibilă.
Formula clasică pentru căldura sensibilă este:
în timp ce cea a căldurii latente este:
În cele din urmă, în cazul în care transferul de energie termică implică atât o scădere a diferenței de temperatură, cât și o schimbare de fază, această căldură poate fi considerată ca suma a două contribuții:
- o contribuție legată de căldura sensibilă
- o contribuție legată de căldura latentă.
Exemplu
De exemplu, creșterea temperaturii apei de la 20 ° C la 50 ° C în condiții standard (adică la o presiune de 1 atm) este determinată de faptul că se asigură căldură sensibilă. Dacă apa a atins deja temperatura de fierbere, aceasta stochează energie (sub formă de căldură latentă), menținându-și temperatura neschimbată, până când are loc schimbarea fazei de la lichid la vapori.
Din acest motiv, un jet de vapori de apă la 100 ° C, care are energie stocată în timpul trecerii stării, poate provoca arsuri mai severe decât apa în stare lichidă la aceeași temperatură.
De asemenea, este denumită căldură de reacție atunci când căldura este consumată sau generată de o reacție chimică.