Душевно о теплоте

1. Естествознание – стремление познать мир, выявить закономерности. Важнейшие закономерности – законы сохранения: массы, заряда, импульса, энергии

2. Энергия – одно из важнейших понятий, природа которого неизвестна, но которое является ключевым для всех современных научных моделей.

   Механическая энергия тела определяется взаимодействием с другими телами:

   • E_п– потенциальная энергия – определяется возможностью внешних сил совершить работу
   • E_к– кинетическая энергия – определяется возможностью самого тела совершить работу за счет движения
   • Механическая работа A, выполняемая силой F, связана с перемещением тела на расстояние S:
     A = F * S

3. Тепловая энергия определяется кинетической энергией составляющих тело элементов – молекул. Например, при попадании пули в закрепленное тело вся ее кинетическая энергия переходит в тепловую – и пуля, и тело, в котором она застряла, нагреваются.

   Температура – индикатор состояния тепловой энергии.

   Испарение – "убегание" самых быстрых частиц – приводит к охлаждению, т.к. средняя энергия оставшихся оказывается ниже

4. Количество теплоты, переданной телу при нагревании или отнятой у него при охлаждении, определяется формулой:

   Q = c * m* (t₂ - t₁)

   c – теплоемкость вещества – определяет то количество теплоты, которое необходимо для нагрева 1 кг вещества на 1 градус. Это свойство используется для накопления тепла. Обычно хороший накопитель тепла является плохим проводником тепла.

5. У каждого вещества есть характерные температуры, при которых изменяется их структура (в зависимости от нагревания/охлаждения):
   • плавление/кристализация;
   • кипение/конденсация.

Количество теплоты, переданной телу или отнятой у него при переходах из одного агрегатного состояния в другое, определяется формулой:

Q = q * m

В зависимости от процесса, q – это удельная теплота плавления или кипения вещества. Важно понимать, что при этих процессах энергия передается, а температура не меняется: энергия используется на изменение связей между молекулами.

Аналогично рассчитывается количество теплоты, выделяющееся при химических реакциях горения. В этом случае, q – удельная теплота сгорания вещества.

6. Одна из природных закономерностей – стремление к выравниванию тепловой энергии. Разновидности теплообмена:
   • теплопередача – характерна для твердых тел (непосредственно)
   • конвекция – характерна для газов и жидкостей (тепловые потоки)
   • излучение – характерно для вакуума (инфракрасное)
7. Влажность – доля молекул воды в воздухе. Зависит от температуры воздуха. Виды влажности:
   • Абсолютная - прямой расчет по определению
   • Относительная - относительно максимально возможной в этих условиях