6.4
Внутренняя энергия определяется взаимным преобразованием тепла и работы. Но как измерить тепло? Каждое вещество обладает тепловой энергией.
Когда система испытывает разницу температур с окружающей средой, тепловая энергия перетекает от вещества с более высокой температурой к веществу с более низкой температурой. Эта передача тепловой энергии также называется переносом тепла и измеряется в джоулях. С другой стороны, температура описывает свойство тепловой энергии и измеряется в градусах Цельсия или Кельвинах.
Таким образом, температура не зависит от вещества, в отличие от теплоты, которая зависит от количества и типа молекул в системе. Теплота может быть измерена методом калориметрии, который использует соотношение между теплотой и изменением температуры системы. Когда кусок железа с температурой 114 градусов Цельсия помещается в воду комнатной температуры, тепло течет от железа к воде, пока они не достигнут одинаковой температуры.
Когда чистый поток тепла отсутствует, они находятся в тепловом равновесии. В изолированной системе вода получает ровно столько тепла, сколько теряет железо. Однако конечная температура всего на один градус выше начальной температуры воды, в то время как железо остыло на 93 градуса Цельсия.
Количество переданного тепла пропорционально дельте изменения температуры T.Константа пропорциональности C или теплоемкость"это количество тепла, необходимое для повышения температуры системы на один Кельвин или один градус Цельсия. Теплоемкость зависит от типа вещества:системе с большой теплоемкостью, такой как вода, необходимо поглощать больше тепла для повышения своей температуры, чем системе с меньшей теплоемкостью, такой как железо. Теплоемкость также зависит от массы вещества.
Удельная теплоемкость Cs или молярная теплоемкость Cm описывает количество тепла, необходимое для увеличения температуры 1 грамма или 1 моля вещества на 1 градус Цельсия. Таким образом, единица измерения выражается либо в джоулях на грамм градус Цельсия, либо в джоулях на моль градус Цельсия. Так, если известны удельная теплоемкость и изменение температуры системы, теплоту можно рассчитать по их произведению.
В микроскопическом режиме тепловая энергия — это кинетическая энергия, связанная с случайным движением атомов и молекул. Температура…
© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.