Mech-ul echivalent; unic de căldură
La începutul secolului al XIX-lea, oamenii erau interesați să îmbunătățească eficiența motoarelor cu aburi și a tunurilor. Un fapt evident a fost că, după câteva focuri, tunurile s-au supraîncălzit într-o asemenea măsură încât au devenit inutile. Acest lucru a condus la observarea că trebuie să existe o legătură între forțele mecanice și chimice implicate în ardere și „caloric” așa cum se numea căldură în acel moment.
Joule a fost cel care a stabilit relația precisă dintre energia mecanică și căldură.
Căldura este transferul de energie datorită diferențelor de temperatură. În acest context se introduce caloria:
O calorie este căldura care trebuie transferată într-un gram de apă pentru a-și schimba temperatura de la 14,5 la 15,5 grade Celsius
De asemenea, are: 1Cal = 1000 cal.
Joule folosind o roată cu palete conectată la un set de scripete cu greutăți de capăt a reușit să arate o relație precisă între energia mecanică a greutăților pe scripete și creșterea temperaturii apei din recipient, datorită rotației paletelor . Este totul:
1 cal = 4.186 J
Capacitatea de căldură a unei probe este definită ca cantitatea de energie necesară pentru a crește temperatura probei respective cu
Prin urmare, dacă o cantitate de căldură Q produce o modificare a temperaturii unei substanțe, avem:
Căldura specifică este capacitatea de căldură pe unitate de masă
NOTĂ: În general c (T), prin urmare:
CONVENȚIE: Q este pozitiv dacă curge căldură în sistem. Q este negativ dacă sistemul renunță la căldură.
Căldura specifică depinde de condițiile externe. Pentru gaze, căldura specifică la presiune constantă () este diferită de căldura specifică la volum constant (). Pentru lichide și solide nu există o mare diferență între cele două.
O tehnică de măsurare a căldurii specifice unei substanțe X constă în încălzirea unei probe la o temperatură cunoscută, plasarea acesteia într-un recipient cu apă de masă cunoscută și temperatură mai mică, măsurarea temperaturii sistemului după atingerea echilibrului.