Πώς προσδιορίζεται η θερμική ενέργεια;
1. Θερμοκρασία:
* Άμεση μέτρηση: Χρησιμοποιώντας ένα θερμόμετρο, μετράμε τη θερμοκρασία μιας ουσίας. Αυτό μας δίνει μια ένδειξη της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων.
* Σχέση με θερμική ενέργεια: Η θερμοκρασία είναι άμεσα ανάλογη με τη μέση κινητική ενέργεια των μορίων. Ωστόσο, μας λέει μόνο τη * μέση * κινητική ενέργεια, όχι τη συνολική θερμική ενέργεια.
2. Ειδική θερμική χωρητικότητα:
* Ορισμός: Η ειδική θερμική χωρητικότητα είναι η ποσότητα θερμικής ενέργειας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 γραμμάρια μιας ουσίας κατά 1 βαθμού Κελσίου (ή Kelvin).
* Υπολογισμός: Η θερμική ενέργεια (Q) μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:
Q =m * c * Δt
Οπου:
* Q είναι η θερμική ενέργεια (στα joules)
* m είναι η μάζα της ουσίας (σε γραμμάρια)
* C είναι η ειδική θερμική ικανότητα της ουσίας (στον J/G ° C)
* Δt είναι η αλλαγή της θερμοκρασίας (στον ° C)
3. Θερμιδομετρία:
* Μέθοδος: Η θερμιδομετρία είναι μια τεχνική που μετρά τη θερμική ενέργεια που ανταλλάσσεται μεταξύ των ουσιών. Περιλαμβάνει την τοποθέτηση μιας ουσίας σε ένα θερμιδόμετρο (μονωμένο δοχείο), προκαλώντας αλλαγή θερμοκρασίας και μετρώντας τη μεταφορά θερμότητας.
* Υπολογισμός: Χρησιμοποιώντας την αρχή της διατήρησης της ενέργειας, η θερμότητα που αποκτάται από μία ουσία είναι ίση με τη θερμότητα που χάθηκε από την άλλη ουσία. Αυτό μας επιτρέπει να υπολογίσουμε την αλλαγή της θερμικής ενέργειας.
4. Θερμότητα σύντηξης και εξάτμισης:
* Λανθάνουσα θερμότητα: Αυτές είναι οι ποσότητες ενέργειας που απαιτούνται για την αλλαγή της κατάστασης μιας ουσίας (στερεό σε υγρό ή υγρό σε αέριο) σε σταθερή θερμοκρασία.
* Υπολογισμός: Η θερμική ενέργεια μπορεί να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας τη μάζα της ουσίας από την κατάλληλη λανθάνουσα θερμική τιμή.
Παράγοντες που επηρεάζουν τη θερμική ενέργεια:
* Θερμοκρασία: Οι υψηλότερες θερμοκρασίες σημαίνουν υψηλότερη θερμική ενέργεια.
* μάζα: Η μεγαλύτερη μάζα σημαίνει περισσότερα μόρια, οδηγώντας σε υψηλότερη θερμική ενέργεια.
* κατάσταση ύλης: Τα αέρια έχουν υψηλότερη θερμική ενέργεια από τα υγρά, τα οποία έχουν υψηλότερη θερμική ενέργεια από τα στερεά.
* Μοριακή δομή: Τα σύνθετα μόρια έχουν υψηλότερη θερμική ενέργεια από τα απλούστερα μόρια.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι:
* Ο καθορισμός της θερμικής ενέργειας μπορεί να είναι πολύπλοκη, ειδικά για συστήματα με ποικίλες θερμοκρασίες και συνθέσεις.
* Συχνά εστιάζουμε στις αλλαγές στη θερμική ενέργεια (μεταφορά θερμότητας) και όχι στην απόλυτη ποσότητα.
* Η θερμική ενέργεια συνδέεται στενά με άλλες μορφές ενέργειας, όπως η πιθανή ενέργεια και η χημική ενέργεια.
Συνολικά, ενώ δεν μπορούμε να μετρήσουμε άμεσα τη θερμική ενέργεια, μπορούμε να την εκτιμήσουμε χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους και να κατανοήσουμε πώς παράγοντες όπως η θερμοκρασία και η μάζα επηρεάζουν την αξία της.
