Новый Эталон Килограмма
может в ближайшее время заменить устаревший платиново-иридиевый... »»»
Солнце Становится Ближе
получены изображения высокого разрешения Солнца с космической обсерватории Solar Dynamics Observatory... »»»
Человек "Искрививший" Время
биография Альберта Эйнштейна - величайшего физика создавшего "Общую теорию относительности"... »»»
Что за Очки у Будущего?
история создания, развития и будущее популярного оптического прибора... »»»
Вы уже знаете, что температура — это мера уровня тепловой энергии. Из гидростатики известно, что вода всегда течет с более высокого уровня к более низкому вне зависимости от объема воды на каждом из них. Это же справедливо и для тепловой энергии. Тепловая энергия всегда переходит от более высокого уровня к более низкому, т. е. от высокой температуры к низкой температуре, вне зависимости от количества тепловой энергии на каждом уровне. Когда раскаленная искра падает в сосуд с водой, то тепловая энергия перетекает от искры к воде, хотя вода содержит гораздо больше внутренней энергии, чем искра. Поток тепловой энергии продолжает течь до тех пор, пока не уравняются две температуры.
Уравнения теплового баланса
Из закона сохранения энергии следует, что количество теплоты, потерянное телом с более высокой температурой, будет равно количеству теплоты, приобретенной телом с более низкой температурой при условии, что теплота не теряется в окружающей среде. Отсюда
m1c1(θ1 - θ3) = m2c2(θ3 - θ2)
где m1 и m2 — массы горячего и холодного тел соответственно, c1 и с2 — удельные теплоемкости горячего и холодного тел, θ1 — исходная температура холодного тела, θ2 — исходная температура горячего тела, а θ3 — конечная температура обоих тел.
Когда тело падает на землю с какой-либо высоты, то потенциальная энергия, которой оно обладает, превращается в кинетическую; если тело не отскакивает, то большая часть этой кинетической энергии превращается в тепловую энергию. Если мы представим, что вся кинетическая энергия превратилась в тепловую энергию, то
mgh = 1/2mv2 = mcΔθ
mgh = mcΔθ
gh = cΔθ
Заметьте, что масса сокращается, поэтому можно заключить, что повышение температуры не зависит от массы падающего тела.
Пример
Свинцовый грузик падает с вертолета, висящего на высоте 100 м от земли. Предположим, что вся его потенциальная энергия перешла в тепловую энергию. Каково повышение температуры свинца? (Удельная теплоемкость свинца = 130 Дж кг-1 К-1)
gh = cΔθ
10 мс-2 х 100 м =
= 130 Дж кг-1 К-1 х Δθ
1000 = 130 Δθ
7,7 = Δθ
Таким образом, температура повысится на 7,7 °С.
Из такого рода подсчета видно, что температура воды у подножия водопада будет слегка выше, чем на его вершине. Вы можете прийти к выводу, что если вся кинетическая энергия вследствие падения воды будет превращена в тепловую энергию, то температура воды у подножия водопада высотой 100 м будет на ≈ 0,25°С выше, чем температура на его вершине.
Передача тепловой энергии
Существует много способов передачи тепловой энергии. Проводимость, конвекция, радиация — основные способы отдачи тепловой энергии.твердым телом. Испарение также играет весьма важную роль в передаче теплоты жидкостью.
