مثال على التحويلات في الديناميكا الحرارية

الفرق بين الحرارة ودرجة الحرارة: الحرارة هي الطاقة التي تنتقل من جسم إلى آخر ، بينما درجة الحرارة هي مقياس الطاقة الحركية لكل جزيء.
توازن حراري: إنها اللحظة التي يصل فيها جسمان أو أكثر بدرجات حرارة مختلفة إلى التوازن بسبب انتقال الطاقة الحرارية من أحدهما ، حتى يصلوا إلى درجة حرارة متساوية.
المقاييس الحرارية المطلقة
درجة الحرارة المطلقة: إنه مقياس متوسط ​​الطاقة الحركية لكل جزيء يقاس بالدرجات كلفن.
درجة مئوية: هو القياس بدرجات الحرارة بناءً على نقطة الانصهار (0 درجة مئوية) ونقطة غليان الماء (100 درجة مئوية) عند 1 جو.
فهرنهايت: إنه مقياس درجات الحرارة الذي يقترحه (32 درجة فهرنهايت) لنقطة الانصهار و (212 درجة فهرنهايت) لنقطة غليان الماء عند 1 جو.
كلفن: تعتمد على أدنى درجة حرارة يمكن الحصول عليها (الصفر المطلق) وتتوافق مع - 273 درجة مئوية = 0 درجة كلفن ومقياسها مئوية.
رانكين: يعتمد على أدنى درجة حرارة يمكن الحصول عليها في الجسم (الصفر المطلق) ، ولكن في هذه الحالة سيكون المقياس هو نفسه درجة فهرنهايت ويتوافق مع - 460 درجة فهرنهايت = 0 درجة ر.

مثال على التحويل:

وصلت درجة حرارة مريض في المستشفى إلى 40 درجة مئوية ، فأنت تريد أن تعرف درجة الحرارة تلك بالدرجات فهرنهايت ورانكين وكلفن.
أولاً ، يتم تحديد العلاقة بين الدرجات المئوية والمقاييس الأخرى.
° ك = درجة مئوية + 273 = 40 + 273 = 313 درجة كلفن
درجة فهرنهايت = 9/5 (درجة كلفن -273) + 32 = 9/5 (313-273) + 32 = 104 درجة فهرنهايت
° ر = درجة فهرنهايت + 460 = 104 + 460 = 564 درجة ر
حار: إنها الطاقة التي تنتقل من جسم إلى آخر عندما تكون درجة حرارته مختلفة. الحرارة هي السبب ودرجة الحرارة هي التأثير. وحداتها هي:
السعرات الحرارية: كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1 درجة مئوية من جرام من الماء.
كيلوكالوري: الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1 درجة مئوية من كيلوغرام من الماء.
B.T.U: كمية الحرارة لرفع درجة حرارة 1 درجة فهرنهايت من رطل من الماء.
الجول: يعرف بالمكافئ الميكانيكي للحرارة ويساوي: 1 كالوري = 4.18 جول
السعة الحرارية محددة: إنها كمية الحرارة التي يدعمها الجسم أو يمكن أن ينبعث منها.
حرارة نوعية: إنها الحرارة اللازمة المطبقة على وحدة الكتلة لزيادة درجة حرارتها بمقدار 1 درجة مئوية.
الحرارة الكامنة: إنها الحرارة التي يجب توفيرها للكيلوغرام من مادة ما عند درجة حرارة التحول ، لتغيير حالتها.
س = كال
م = كجم
ج_ل = كيلو كالوري / كجم
ج_ل= س / م

مثال على مشكلة الحرارة المتأخرة:

احسب الحرارة الكامنة لجسم كتلته 2.3 كجم وتنتج قوة مقدارها 245 نيوتن على مسافة 12 م.
حدد أولاً العمل الذي يتم إنجازه.

W = Fd = (245 نيوتن) (12 مترًا) = 2490 جول
بمجرد الحصول على العمل بالجول ، يتم تحويلهم إلى سعرات حرارية بالعلاقة التالية:

1 كالوري - 4.81 جول
x كال - 2490 جول

س كال = (1 كالوري) (2490 جول) /4.81 جول = 517.64 كالوري

أخيرًا ، يتم استبدال نتيجة الحرارة في معادلة الحرارة الكامنة:

ج_ل= ق / م = 517.67 كالوري / 2.3 كجم = 225.03 كالوري / كغ

حرارة الانصهار: هو مقدار الطاقة الحرارية المطلوبة لإذابة وحدة كتلة مادة صلبة. يجب أن تشع نفس هذه الكمية من الحرارة عندما تتصلب المادة.
حرارة التبخير: هو مقدار الطاقة المطلوبة لفصل الجزيئات الموجودة في وحدة الكتلة وتغيير المادة من الطور السائل إلى الطور البخاري.