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

fajhő
A diagramon is jól látható a hőmérséklet-változás eltérő gyorsasága

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: \frac{kJ}{kg \cdot ^{\circ}C}

Jelentése: cvíz = 4,2 \frac{kJ}{kg \cdot ^{\circ}C}: 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 \frac{kJ}{kg \cdot ^{\circ}C}
m = 8 kg
ΔT = 28 °C (50 – 22)
Q = ?
Q = c · m · ΔT = 8 kg · 28 °C · 4,2 \frac{kJ}{kg \cdot ^{\circ}C} = 940,8 kJ

Érdekes videók a fajhővel kapcsolatban

Vissza a témakörhöz

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.

Termikus diagram
A videón bemutatott kísérlet diagramja

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.

Válaszd ki a termikus kölcsönhatásokat! (több is van)

 
 
 
 
 

Az A jelű test és a B jelű test érintkezésekor a B jelű test hőmérséklete csökkent. Válaszd ki az igaz állításokat!

 
 
 
 

Vissza a témakörhöz

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 test

Vissza a témakörhöz

A 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.

Gyakorlás

Please go to A hőtágulás to view the test

 Vissza a témakörhöz