Esempio di conversioni in termodinamica

Differenza tra calore e temperatura: Il calore è l'energia che passa da un corpo all'altro, mentre la temperatura è la misura dell'energia cinetica di ogni molecola.
Equilibrio termale: È il momento in cui due o più corpi di diversa temperatura raggiungono un equilibrio a causa del trasferimento di energia termica da uno di essi, fino a raggiungere una temperatura uguale.
Scale termometriche assolute
Temperatura assoluta: È la misura dell'energia cinetica media di ogni molecola misurata in gradi Kelvin.
Centigrado: È la misura in gradi di temperatura in base al punto di fusione (0°C) e al punto di ebollizione (100°C) dell'acqua a 1 atmosfera.
Fahrenheit: È la misura in gradi di temperatura che propone (32°F) per il punto di fusione e (212°F) per il punto di ebollizione dell'acqua a 1 atmosfera.
Kelvin: Si basa sulla temperatura più bassa che si può ottenere (zero assoluto) e corrisponde a - 273°C = 0°K e la sua scala è Celsius.
Rankin: Si basa sulla temperatura più bassa che si può ottenere in un corpo (zero assoluto), ma in questo caso la scala sarà la stessa dei gradi Fahrenheit e corrisponderà a -460 °F = 0 °R

ESEMPIO DI CONVERSIONE:

Un paziente in un ospedale ha raggiunto la temperatura corporea di 40 ° C, vuoi sapere quella temperatura in gradi Fahrenheit, Rankine e Kelvin.
Per prima cosa viene determinata la relazione tra i gradi centigradi e le altre scale.
°K = °C + 273 = 40 + 273 = 313 °K
°F = 9/5 (°K -273) + 32 = 9/5 (313 -273) + 32 = 104 °F
°R = °F + 460 = 104 + 460 = 564 °R
Caldo: È l'energia che passa da un corpo all'altro quando ha una temperatura diversa. Il calore è causa e la temperatura è effetto. Le sue unità sono:
Caloria: Quantità di calore necessaria per innalzare la temperatura di 1°C di un grammo di acqua.
Chilocaloria: Calore necessario per innalzare la temperatura di 1°C di un chilogrammo d'acqua.
BTU: Quantità di calore per aumentare la temperatura di 1 ° F di una libbra d'acqua.
Joule: Conosciuto come l'equivalente meccanico del calore ed è pari a: 1 cal = 4,18 J
Capacità termica specifica: È la quantità di calore che un corpo sostiene o può emettere.
Calore specifico: È il calore necessario applicato all'unità di massa per aumentare la sua temperatura di 1 ° C.
Calore latente: È il calore che deve essere fornito ai kg di una sostanza alla temperatura di trasformazione, per cambiare il suo stato.
Q = cal
m = kg
C_io = kcal/kg
C_io= Q/m

ESEMPIO DI PROBLEMA DI CALORE LATENTE:

Calcola il calore latente di un corpo di massa 2,3 kg che produce una forza di 245 N su una distanza di 12 m.
Determinare innanzitutto il lavoro che viene svolto.

L = Fd = (245 N) (12 m) = 2490 J
Una volta ottenuto il lavoro in Joule, queste si trasformano in calorie con il seguente rapporto:

1 cal - 4,81 J
x cal - 2490 J

x cal = (1 cal) (2490 J) /4,81 J = 517,64 cal

Infine, il risultato del calore viene sostituito nell'equazione del calore latente:

C_io= Q/m = 517,67 cal / 2,3 kg = 225,03 cal / kg

Calore di fusione: È la quantità di energia termica necessaria per fondere l'unità di massa di una sostanza solida. Questa stessa quantità di calore deve essere irradiata quando la sostanza si solidifica.
Calore di vaporizzazione: È la quantità di energia necessaria per separare le molecole contenute in un'unità di massa e trasformare la sostanza dalla fase liquida alla fase vapore.