Varmo

El Vikipedio, la libera enciklopedio
Saltu al: navigado, serĉo

Vidu ankaŭ artikolon Varmo (Italio) pri komunumo en Italio.


Varmo el suno estas origino de vivo en la Tero. La scienco de varmo kaj ĝia rilato kun laboro estas termodinamiko. Transdonado de varmo estas kreita multmaniero.

Varmo (mallongigo Q) estas la movado de energio inter du korpoj de malsamaj temperaturoj.[1] La SI-unuo de varmo estas la Ĵulo.

Kvankam iuj uzas la esprimon "termika energio"-n kiel sinonimo de varmo rigardu, ke varmo fakte ne estas energio, sed movado de energio. Ĉiuj objektoj (materio) havas iom da interna energio, fizika grando rekte proporcia al temperaturo de objekto, kiu rilatas al hazarda movado de ties atomoj kaj molekuloj. Kiam du objektoj de malsama temperaturo varme kontaktas, ili interdonas internan energion, kiu fluas de objekto de plej alta temperaturo al de malplej alta ĝis varma ekvilibro estas atingita, t.e., ĝis temperaturoj egaliĝas.

En termodinamiko la kvanto TdS prezentas mezuron de malekzakta diferencialo de varmo δQ, kiu estas la absoluta temperaturo de iu objekto multiplikite per diferenciala kvanto de entropio en sistemo, mezurita ĉe la bordero de objekto. Laŭ la unua leĝo de termodinamiko, adicio inter la malekzakta diferencialo de varmo kaj la malekzakta diferencialo de laboro δW estas la diferencialo de interna energio dU. (Oni povas kompreni la vorto "diferencialo" pli malpli kiel ŝanĝiĝado, do la ŝanĝiĝado de varmo plus la ŝanĝiĝado de laboro egalas la ŝanĝiĝado de interna energio.)

Varmo eblas transdoni inter objektoj per radiado, konduktado kaj konvektado. Temperaturo estas uzita kiel bazo por mezuro de interna energio aŭ entalpio, kiu estas nivelo de elementa movado ekigante varm-transdonon. Varm-transdono eblas okazi nur inter objektoj aŭ areoj kun malsamaj temperaturoj (laŭ la Nula Leĝo de Termodinamiko), kaj tiu transdono okazas spontanee nur laŭ la direkto de pli malvarma korpo (kiel asertas la Dua Leĝo de Termodinamiko). La transdono de varmo el unu objekto al alia kun temperaturo egala aŭ pli alta ol sia nur eblas per varmopumpilo.

Antaŭparolo[redakti | redakti fonton]

La unua leĝo de termodinamiko asertas, ke la energio de fermita sistemo konserviĝas, tial por ŝanĝi ĝian energion, oni devas transdoni energion al aŭ el tiu sistemo. Varmo kaj laboro estas la du nuraj mekanismoj per kiuj energio eblas esti transdonita al aŭ el kontrolmaso. Varmo estas la movado de energio kaŭzita per malsameco de temperaturo. La unuoj plej uzataj por kiomo da transdonita energio per varmo estas la Ĵulo (J), la kalorio (cal) kaj la Brita Termika Unuo (BTU). La SI-unuo de varmo estas la Ĵulo, kaj de varmtransdonado por tempo estas Vato (W = J/s).

Varmo Q eblas flui el la ĉirkaŭaĵoj (surroundings) al trans la bordero (boundary) de sistemo (system) kaj tiamaniere ŝanĝi ĝian internan energion U.

Transdonado de varmo estas funkcio de vojo (proceda kvanto), male ol funkcio de punkto (stata kvanto). Varmo fluas inter sistemoj, kiuj ne estas en termika ekvilibro unu al alia; ĝi fluas spontanee el lokoj je altaj ĝis lokoj je malaltaj temperaturoj. Kiam du korpoj de malsamaj temperaturoj ekkontaktas termike, ili interŝanĝos internan energion ĝis iliaj temperaturoj egaliĝu; t.e., ĝis termika ekvilibro estu atingita. La adjektivo varma estas relativa termino por kompari la temperaturon de unu objekto al de ĉirkaŭaĵoj aŭ de aliaj objektoj. La terminon varmon oni uzas por priskribi la fluon de energion. Forestante laborajn interagojn, la varmo transdonita ĝis objekto estas stokita kiel interna energio.

Ruĝ-varma fervergo el kiu varm-transdonado ĝis la ĉirkaŭa medio estas principale per radiado.

Specifa varmo estas difinita kiel la kiomo da energio, kiu devas esti transdonita al aŭ el unu unuo de masomaterikvanto (molo) de iu substanco por ŝanĝi ĝian temperaturon je unu grado. Specifa varmo estas kvalito, t.e., ĝi dependas de substanco konsiderata kaj ties stato, specifigita per ties kvalitoj. Brulaĵoj, kiam brulataj, ellasas multe da energio stokita en kemiaj ligoj de siaj molekuloj. Ŝanĝiĝante el unu fazo al alia, pura substanco ellasas aŭ sorbas varmon sen ŝanĝi sian temperaturon. La kiomo da varm-transdonado dum faz-ŝanĝiĝo nomiĝas latenta varmo kaj dependas unue de substanco kaj ties stato.



Energio Termika[redakti | redakti fonton]

Termika energio estas termino ofte konfuzita kun varmo. Malstrikte parolante, kiam varmo estas aldonita al termodinamika sistemo, ĝia termika energio pliiĝas; kaj kiam varmo estas eldonita, ĝia termika energio malpliiĝas. Laŭ tiu vidpunkto, varmaj objektoj estas objektoj kun multe da termika energio, dum malvarmaj objektoj posedas malpli da tia energio. Tial ofte oni konfuzas termikan energion kun varmo, tamen rigardu ke iu objekto ne povas posedi varmon, nur energio. Varmo ja estas transdonado de tiu energio.

La termino estis kreita per James Prescott Joule, kiu studis la rilaton inter varmo, laboro kaj temperaturo. Li observis ke, farinte meĥanikan laboron en fluaĵojn (ekzemple, akvo) per agitado, iliaj temperaturoj pliiĝis. Li proponis ke meĥanika laboro, kiun li faris al sistemo, iĝis termika energio. Specife, li malkovris ke proksimume 4200 Ĵuloj estis bezonataj por pliigi la temperaturon de unu kilogramo je unu grado celsia

La termika energio de unuopa partiklo estas:

U_{termika} = f \cdot \frac{1}{2} kT \ ,

kie f aludas pri la gradoj de libereco, T aludas pri temperaturo, kaj k pri konstanto de Boltzmann. Ekzemple, unuatoma ero en ideala gaso havas tri gradojn de liberco, tial:

U_{termika, unuatomika} = \frac{3}{2} kT \ .

Totala termika energio estas sumo de termikaj energioj de ĉiuj partikloj en sistemo. Do, por sistemo havante N partiklojn,

U_{termika} = N \cdot f \cdot \frac{1}{2} kT \ .

Rigardu ke Utermika malofte estas totala energio de sistemo; ekzemple, eblas esti statika energio kiu ne ŝanĝas kun temperaturo, kiel potenciala energio, energia de kemia ligoenergio de ripozo (E=mc2).

Vidu ankaŭ[redakti | redakti fonton]

Notoj[redakti | redakti fonton]

  1. Schroeder, Daniel V.. (2000). An introduction to thermal physics (Enkonduko al termika fiziko). San Francisco, California: Addison-Wesley. ISBN 0-321-27779-1. "Heat is defined as any spontaneous flow of energy from one object to another, caused by a difference in temperature between the objects."