Skip to main content
Global

1.S: Joto na Joto (Muhtasari)

  • Page ID
    175716
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Masharti muhimu

    kiwango cha joto kabisa wadogo, kama vile Kelvin, na uhakika sifuri kwamba ni sifuri kabisa
    sifuri kabisa joto ambapo wastani wa nishati kinetic ya molekuli ni sifuri
    kalori (kalori) nishati inahitajika kubadili halijoto ya 1.00 g ya maji kwa 1.00°C
    calorimeter chombo kinachozuia uhamisho wa joto ndani au nje
    kalorimetry utafiti wa uhamisho joto ndani ya chombo impervious kwa joto
    Kiwango Celsius kiwango cha joto ambapo kiwango cha kufungia cha maji ni 0°C na kiwango cha kuchemsha cha maji ni 100°C
    mgawo wa upanuzi wa mstari (\(α\)) mali ya vifaa ambayo inatoa mabadiliko kwa urefu, kwa urefu wa kitengo, kwa\(1-°C\) mabadiliko ya joto; mara kwa mara kutumika katika hesabu ya upanuzi wa mstari; mgawo wa upanuzi wa mstari unategemea kiwango fulani juu ya joto la nyenzo
    mgawo wa upanuzi wa kiasi (\(β\)) sawa na αα lakini inatoa mabadiliko kwa kiasi, kwa kiasi cha kitengo, kwa\(1-°C\) mabadiliko katika halijoto
    upitishaji uhamisho wa joto kwa njia ya suala la stationary na kuwasiliana kimwili
    convection uhamisho wa joto na harakati ya macroscopic ya maji
    hatua muhimu kwa dutu fulani, mchanganyiko wa joto na shinikizo juu ambayo awamu ya kioevu na gesi haijulikani
    shinikizo muhimu shinikizo katika hatua muhimu
    joto kali joto katika hatua muhimu
    shahada Celsius (°C) kitengo kwenye kiwango cha joto cha Celsius
    shahada Fahrenheit (°F) kitengo kwenye kiwango cha joto cha Fahrenheit
    kutotokeza kipimo cha jinsi kitu kinavyoweza kung'ara
    Kiwango cha Fahrenheit kiwango cha joto ambapo kiwango cha kufungia cha maji ni 32°F na kiwango cha kuchemsha cha maji ni 212°F
    athari ya chafu ongezeko la joto la dunia ambalo linatokana na gesi kama vile dioksidi kaboni na methane ambazo huchukua mionzi ya infrared kutoka kwenye uso wa Dunia na kuirudisha tena pande zote, hivyo kutuma baadhi yake nyuma kuelekea Dunia
    joto nishati kuhamishwa tu kutokana na tofauti ya joto
    joto la fusion nishati kwa wingi wa kitengo kinachohitajika kubadili dutu kutoka awamu imara hadi awamu ya kioevu, au iliyotolewa wakati dutu hii inabadilika kutoka kioevu hadi imara
    joto la upungufu nishati kwa wingi kitengo required na mabadiliko ya dutu kutoka awamu imara kwa awamu ya mvuke
    joto la uvukizi nishati kwa wingi kitengo required kubadili dutu kutoka awamu ya kioevu kwa awamu ya mvuke
    uhamisho wa joto harakati ya nishati kutoka sehemu moja au nyenzo nyingine kutokana na tofauti katika joto
    Kiwango cha Kelvin (K) joto wadogo ambapo 0 K ni joto la chini kabisa, anayewakilisha sifuri kabisa
    kilocalorie (kcal) nishati zinahitajika kubadili halijoto ya kilo 1.00 za maji kati ya 14.5°C na 15.5°C
    mgawo wa joto wa latent ujumla mrefu kwa ajili ya jua kali ya fusion, uvukizi, na sublimation
    mitambo sawa ya joto kazi zinahitajika kuzalisha madhara sawa na uhamisho wa joto
    kiwango cha uhamisho wa joto na mionzi \(P_{net}=σeA(T_2^4−T_1^4)\)
    mchoro wa awamu grafu ya shinikizo dhidi ya joto la dutu fulani, kuonyesha ambapo shinikizo na joto awamu za dutu hutokea
    mionzi nishati kuhamishwa na mawimbi ya umeme moja kwa moja kutokana na tofauti ya joto
    kiwango cha uhamisho wa joto conductive kiwango cha uhamisho wa joto kutoka kwenye nyenzo moja hadi nyingine
    joto maalum kiasi cha joto kinachohitajika ili kubadilisha halijoto ya kilo 1.00 ya dutu kwa 1.00°C; pia huitwa “uwezo maalum wa joto”
    Sheria ya Stefan-Boltzmann ya mionzi \(P=σAeT^4\), wapi\(σ=5.67×10^{−8}J/s⋅m^2⋅K^4\) Stefan-Boltzmann mara kwa mara, A ni eneo la uso wa kitu, T ni joto kabisa, na e ni emissivity
    sublimation mabadiliko ya awamu kutoka imara hadi gesi
    joto kiasi kipimo na thermometer, ambayo inaonyesha nishati ya mitambo ya molekuli katika mfumo
    conductivity mali ya nyenzo kuelezea uwezo wake wa kufanya joto
    usawa wa mafuta hali ambayo joto haitoi tena kati ya vitu viwili vinavyowasiliana; vitu viwili vina joto sawa
    upanuzi wa mafuta mabadiliko katika ukubwa au kiasi cha kitu na mabadiliko katika joto
    mkazo wa mafuta matatizo yanayosababishwa na upanuzi wa mafuta au contraction
    hatua tatu shinikizo na joto ambapo dutu ipo katika usawa kama imara, kioevu, na gesi
    mvuke gesi kwenye joto chini ya joto la moto
    shinikizo la mvuke shinikizo ambapo gesi coexists na awamu yake imara au kioevu
    sheria ya zeroth ya thermodynamics sheria ambayo inasema kwamba ikiwa vitu viwili viko katika usawa wa mafuta, na kitu cha tatu kina katika usawa wa mafuta na moja ya vitu hivi, pia ni katika usawa wa mafuta na kitu kingine

    Mlinganyo muhimu

    Upanuzi wa mafuta ya mstari \(ΔL=αLΔT\)
    Upanuzi wa joto katika vipimo viwili \(ΔA=2αAΔT\)
    Upanuzi wa joto katika vipimo vitatu \(ΔV=βVΔT\)
    Uhamisho wa joto \(Q=mcΔT\)
    Uhamisho wa joto katika calorimeter \(Q_{cold}+Q_{hot}=0\)
    Joto kutokana na mabadiliko ya awamu (kuyeyuka na kufungia) \(Q=mL_f\)
    Joto kutokana na mabadiliko ya awamu (uvukizi na condensation) \(Q=mLv\)
    Kiwango cha uhamisho wa joto \(P=\frac{kA(T_h−T_c)}{d}\)
    Kiwango cha uhamisho wa joto na mionzi \(P_{net}=σeA(T_2^4−T_1^4)\)

    Muhtasari

    1.2 Joto na Msawazo wa joto

    • Joto hufafanuliwa kama kiasi kinachopimwa na thermometer. Ni sawia na nishati ya wastani ya kinetic ya atomi na molekuli katika mfumo.
    • Msawazo wa joto hutokea wakati miili miwili inawasiliana na inaweza kubadilishana kwa uhuru nishati. Mifumo iko katika usawa wa joto wakati wana joto sawa.
    • Sheria ya zeroth ya thermodynamics inasema kwamba wakati mifumo miwili, A na B, iko katika usawa wa mafuta na kila mmoja, na B iko katika usawa wa mafuta na mfumo wa tatu C, basi A pia ni katika usawa wa joto na C.

    1.3 Thermometers na Mizani ya Joto

    • Aina tatu za thermometers ni pombe, kioo kioevu, na mionzi ya infrared (pyrometer).
    • Mizani tatu kuu ya joto ni Celsius, Fahrenheit, na Kelvin. Joto linaweza kubadilishwa kutoka kiwango kimoja hadi kingine kwa kutumia equations ya uongofu wa joto.
    • Awamu tatu za maji (barafu, maji ya maji, na mvuke wa maji) zinaweza kuungana kwa shinikizo moja na joto linalojulikana kama hatua tatu.

    1.4 Upanuzi wa joto

    • Upanuzi wa joto ni ongezeko la ukubwa (urefu, eneo, au kiasi) cha mwili kutokana na mabadiliko ya joto, kwa kawaida kuongezeka. Ukandamizaji wa joto ni kupungua kwa ukubwa kutokana na mabadiliko ya joto, kwa kawaida kuanguka kwa joto.
    • Mkazo wa joto huundwa wakati upanuzi wa mafuta au contraction inakabiliwa.

    Uhamisho wa joto wa 1.5, Joto maalum, na Calorimetry

    • Joto na kazi ni njia mbili tofauti za uhamisho wa nishati.
    • Uhamisho wa joto kwa kitu wakati mabadiliko yake ya joto mara nyingi hukadiriwa vizuri na\(Q=mcΔT\),, ambapo m ni wingi wa kitu na cis joto maalum la dutu.

    Mabadiliko ya Awamu ya 1.6

    • Dutu nyingi zina awamu tatu tofauti (chini ya hali ya kawaida duniani), na hutegemea joto na shinikizo.
    • Awamu mbili zinashirikiana (yaani, ziko katika usawa wa joto) kwa seti ya shinikizo na joto.
    • Mabadiliko ya awamu hutokea kwa joto la kudumu kwa dutu fulani kwa shinikizo lililopewa, na joto hizi huitwa kuchemsha, kufungia (au kuyeyuka), na pointi za usawazishaji.

    1.7 Utaratibu wa Uhamisho wa Joto

    • Joto huhamishwa na mbinu tatu tofauti: conduction, convection, na mionzi.
    • Uendeshaji wa joto ni uhamisho wa joto kati ya vitu viwili kwa kuwasiliana moja kwa moja na kila mmoja.
    • Kiwango cha uhamisho wa joto P (nishati kwa wakati wa kitengo) ni sawa\(T_h−T_c\) na tofauti ya joto na eneo la mawasiliano A na inversely sawia na umbali d kati ya vitu.
    • Convection ni uhamisho wa joto na harakati macroscopic ya molekuli. Convection inaweza kuwa ya asili au kulazimishwa, na kwa ujumla huhamisha nishati ya joto kwa kasi zaidi kuliko uendeshaji. Convection ambayo hutokea pamoja na mabadiliko ya awamu inaweza kuhamisha nishati kutoka mikoa ya baridi hadi joto.
    • Mionzi ni uhamisho wa joto kwa njia ya chafu au ngozi ya mawimbi ya umeme.
    • Kiwango cha uhamisho wa joto wa mionzi ni sawia na emissivity e. kwa blackbody kamili\(e=1\),, ambapo kikamilifu nyeupe, wazi, au kutafakari mwili ina\(e=0\), na vitu halisi kuwa na maadili ya e kati ya 1 na 0.
    • Kiwango cha uhamisho wa joto hutegemea eneo la uso na nguvu ya nne ya joto kabisa:

    \(P=σeAT^4\),

    \(σ=5.67×10^{−8}J/s⋅m^2⋅K^4\)wapi Stefan-Boltzmann mara kwa mara na e ni emissivity ya mwili. Kiwango cha wavu cha uhamisho wa joto kutoka kwa kitu na mionzi ni

    \(\frac{Q_{net}}{t}=σeA(T_2^4−T_1^4)\),

    wapi\(T_1\) joto la kitu kilichozungukwa na mazingira yenye joto la sare\(T_2\) na e ni emissivity ya kitu.

    Wachangiaji na Majina

    Template:ContribOpenStaxUni