Hőmérséklet
Jele: T
Mértékegységei: °C, K (Kelvin), °F (Fahrenheit-fok)
Hőmérséklet-változás jele: ΔT (delta T)
Átváltás a különböző hőmérsékleti skálák között
Ide kattintva olvashatsz az átváltás módjáról
A fajhő
Ismétlés
Az anyagok részecskékből állnak, és a részecskék folyamatosan mozognak. Melegítés hatására a részecskék mozgása felgyorsul.
Kísérlet
Melegítsünk ugyanolyan módon két különböző tömegű vizet, illetve azonos tömegű vizet és étolajat. Figyeljük meg a hőmérsékletváltozás gyorsaságát!
A kevesebb mennyiségű víz gyorsabban melegedett, mint a nagyobb mennyiségű víz. Az étolaj gyorsabban melegedett, mint az ugyanolyan mennyiségű víz.
Mérési adatok ábrázolása diagramon
Ebből arra következtethetünk, hogy egy test hőmérséklet-változásának gyorsasága nem csak a tömegétől függ, hanem az anyagától is. Tehát van egy olyan fizikai mennyiség, ami az anyagok hőmérséklet-változását befolyásolja.
Fajhő
A fajhő megmutatja, hogy mennyi hőmennyiség kell ahhoz, hogy 1 kg tömegű anyag hőmérsékletét 1 °C-kal megváltoztassuk.
Jele: c
Mértékegysége:
Jelentése: cvíz = 4,2 : ez azt jelenti, hogy 1 kg víz 1 °C-os hőmérséklet-változásához 4,2 kJ hőmennyiség kell
Adott test melegítése közben átadott hőmennyiség kiszámítása:
Q = c · m · ΔT (fajhő · tömeg · hőmérséklet-változás)
Számítási feladat
Mennyivel nő 8 liter víz hőmennyisége, ha 22 °C-ról 50 °C-ra felmelegítjük?
c = 4,2
m = 8 kg
ΔT = 28 °C (50 – 22)
Q = ?
Q = c · m · ΔT = 8 kg · 28 °C · 4,2 = 940,8 kJ
Érdekes videók a fajhővel kapcsolatban
A termikus kölcsönhatás
Ismétlés
Kölcsönhatásról akkor beszélünk, ha eltérő tulajdonságú testek érintkeznek. A kölcsönhatás során mindkét test állapota megváltozik. A változások ellentétes irányúak. (pl. ütközésnél az egyik test lassul, a másik test gyorsul)
Termikus kölcsönhatás
Ha két különböző hőmérsékletű test érintkezik egymással, akkor mindkét test hőmérséklete megváltozik. Ez az állapotváltozás addig tart, amíg a két test hőmérséklete egyenlő nem lesz.
A kialakult közös hőmérséklet csak akkor lesz a két hőmérséklet számtani közepe, ha a két test anyaga és tömege megegyezik. Minden más esetben a közös hőmérséklet függ a két anyagtól és a testek tömegétől.
A testek felmelegítése tüzelőanyagok elégetésével
A hőterjedés
Ismétlés
Hőmérséklet-változás hatására a testek térfogata, és ezáltal a sűrűsége is változik. Melegítéskor nő a térfogata, de mivel a tömege nem változik, így csökken a sűrűsége az anyagnak.
Hőterjedés
Hőterjedéskor azt vizsgáljuk, hogy ha egy test egyik részét melegítjük, akkor hogyan jut el ez a hő a test távolabbi részére.
Hővezetés
Hővezetéskor a szilárd anyag részecskéi a melegítéskor bekövetkező élénkebb részecskemozgást átadják a szomszédos részecskéknek.
Melegítéskor nem csak az a rész melegszik fel, ahol a láng éri a testet, hanem a “melegítés” továbbterjed. Ezért olvadnak le a pénzérmék a lemezről.
A hővezetés gyorsasága függ az anyagi minőségtől. Egyes anyagok gyorsabban vezetik a hőt, mint mások.
Vannak olyan anyagok, melyek nem vezetik a hőt. Ezeket hőszigetelőknek nevezzük. (pl. üveg, porcelán, műanyag, fa, …)
Hőáramlás
Hőáramláskor a folyadékok és a gázok nagyobb hőmérsékletű (és kisebb sűrűségű) részei felfelé áramlanak, és a helyükre hidegebb (és nagyobb sűrűségű) részecskék érkeznek.
A színezék jelzi a melegebb részecskék áramlásának útját.
Hőáramlás légnemű anyagokban (gázokban) is létrejöhet. A felmelegített levegő felfelé áramlik, és a papírkígyót elforgatja.
A levegő hőáramlásának leggyakrabban előforduló formája a szél.
A melegített oldalon felefelé áramlik a meleg levegő, míg a másik oldalon a műanyag edénybe befelé áramlik a hideg levegő.
Hősugárzás
Hősugárzáskor a hő terjedéséhez nem kell közvetítő anyag, mert hősugarak formájában valósul meg az átadás.
Gyakorlás
Please go to A hőterjedés to view the testA hőtágulás
Ismétlés
Minden test részecskékből áll. A részecskék folyamatosan mozognak, és a mozgás gyorsasága függ a test hőmérsékletétől.
Kísérlet
Magyarázat: melegítéskor a részecskék gyorsabban mozognak, ezért nagyobb helyre van szükségük, így a test térfogata nő.
A testek térfogata a hőmérséklet-változás hatására megváltozik. Ezt hőtágulásnak nevezzük.
A hőtágulás mértéke
A hőtáhulás mértéke függ attól, hogy milyen anyagot melegítünk. Eltérő anyagok eltérő módon tágulnak akkor is, ha egyforma körülmények között melegítjük.
Bimetál szalag hőtágulása
A kevésbé táguló fém felé elhajlik a szalag.
Folyadékok hőtágulása
A folyadékok is tágulnak, és rájuk is igaz, hogy különböző anyagok különböző módon tágulnak.
A hőmérő működése is a folyadékok hőtágulásán alapul. A tartályban lévő folyadék csak a szűk keresztmetszetű csövön keresztül tud tágulni, így jelezve a mért hőmérsékletet.
Gázok hőtágulása
Melegítéskor a lombikban lévő levegő térfogata nő, hűtéskor pedig csökken.
Szilárd és folyékony anyagok hőtágulása függ a hőmérsékletváltozástól, a kezdeti térfogattól és az anyagi minőségtől.
A légnemű anyagok annyiban térnek el ettől, hogy az anyagi minőség nem befolyásolja a hőtágulás mértékét.
A víz sajátos viselkedése
A víz térfogata nem teljesen úgy változik, mint a többi anyagé. Ha pl. 10 °C-os vizet hűtünk, akkor annak is csökkena térfogata, de csak addig, amíg el nem éri a 4 °C-ot. Ekkortól ugyanis megint nőni fog a térfogata. A víz esetében tehát elmondhatjuk, hogy 4 °C-on a legkisebb a térfogata és a legnagyobb a sűrűsége.
Ez azért fontos, mert a megfagyó víz térfogata nő, így a tároló edényben kárt tehet.
Hőtágulás a gyakorlatban
A fésűs szerkezet biztosítja az áthaladást nagyobb hézag esetén is, míg a görgők a híd mozgását teszik lehetővé hőtágulás közben.
A hőlégballonba befújt levegőt felmelegítik, ami ezáltal kitágul.
A vasúti felsővezeték nyáron kitágul, ami miatt a vezeték “belógna” a mozdony elé. Ezt akadályozza meg a ráakasztott súly.