Ciepło – definicja

Termodynamika - teoria
Brak komentarzy
Drukuj

Ciepło to jedna z form przekazywania energii pomiędzy układem a otoczeniem na skutek istniejącej pomiędzy nimi różnicy temperatury. Ze zjawiskiem transferu (przepływu) ciepła spotykamy się praktycznie codziennie. Jednym z takich przykładów jest proces przekazywania energii termicznej (energii cieplnej) pomiędzy gorącym kubkiem, tj. układem, a otoczeniem, czyli miejscem, w którym znajduje się kubek (np. pokój). Konsekwencją tego przekazu energii jest proces stopniowego zmniejszania się temperatury kubka, zachodzący aż do chwili, w której temperatura kubka zrówna się z temperaturą otoczenia – innymi słowy proces ten trwa do momentu osiągnięcia przez kubek oraz otoczenie stanu równowagi termodynamicznej.

Przepływ ciepła pomiędzy układem a otoczeniem

Energia termiczna, o której wcześniej wspomnieliśmy, to energia wewnętrzna związana z energią potencjalną i kinetyczną obiektów (atomów, cząsteczek) tworzących dany obiekt (układ). W opisanym powyżej przykładzie układ, czyli kubek, posiada wyższą temperaturę Tu  w porównaniu z temperaturą otoczenia To , w związku z czym kubek przekazuje część ze swojej energii termicznej do otoczenia i dlatego mówimy, że układ oddaje ciepło. W takiej sytuacji przyjmujemy, że ciepło, oznaczane dużą literą Q, jest ujemne (Q < 0). W przypadku, gdy temperatura układu jest niższa od temperatury otoczenia, transfer energii odbywa się pomiędzy otoczeniem a układem – mówimy wówczas, że układ pobiera ciepło. W takiej sytuacji przyjmujemy, że ciepło jest dodatnie (Q > 0). W przypadku, gdy Tu  = To  ciepło nie jest przekazywane, a więc Q = 0.

transport ciepła pomiędzy układem a otoczeniem - ciepło - definicja
a) Jeżeli temperatura układu jest większa od temperatury otoczenia, układ oddaje ciepło otoczeniu aż do chwili osiągnięcia stanu równowagi termodynamicznej, b) Jeżeli temperatura układu jest mniejsza od temperatury otoczenia, układ pobiera ciepło od otoczenia aż do chwili osiągnięcia stanu równowagi termodynamicznej, c) Jeżeli temperatura układu jest równa temperaturze otoczenia, przepływ ciepła pomiędzy układem a otoczeniem nie odbywa się.

Ciepło – jednostka

Jednostką ciepła w układzie SI jest jednostka energii, czyli dżul (ozn. J). Wcześniej tj. zanim zrozumiano, że ciepło jest jedną z form przekazywania energii pomiędzy układem a otoczeniem, jednostką ciepła była kaloria, oznaczana jako cal. Jedna kaloria definiowana była jako ilość ciepła powodująca zwiększenie temperatury jednego grama wody z 14,5 oC na 15,5 oC. Obecnie kalorię definiuje się w oparciu o obecną jednostkę ciepła, pomiędzy którymi zachodzi następująca relacja:

$$1 \hspace{.1cm} \rm{cal} = 4,\hspace{-.1cm}1860 \hspace{.1cm} \rm{J}$$

Wielokrotność kalorii tj. kilokalorię (tysiąc kalorii), oznaczaną jako kcal, powszechnie stosuje się w wyrażaniu wartości energetycznej produktów żywnościowych.

Tagi:

Dodaj komentarz