Przejdź do treściPrzejdź do informacji o dostępnościMenu skrótów klawiszowych
Logo OpenStax

Podsumowanie

1.1 Temperatura i równowaga termiczna

  • Temperatura zdefiniowana jest operacyjnie jako wielkość mierzona za pomocą termometru. Jest proporcjonalna do średniej energii kinetycznej atomów i cząsteczek w układzie.
  • Równowaga termiczna występuje, gdy dwa ciała stykają się ze sobą i mogą swobodnie wymieniać energię między sobą. Układy są w równowadze termicznej wtedy, gdy mają tę samą temperaturę.
  • Zerowa zasada termodynamiki mówi, że gdy dwa układy: A i B, są w równowadze termicznej ze sobą, a B jest w równowadze termicznej z trzecim układem C, to A jest także w równowadze termicznej z C.

1.2 Termometry i skale temperatur

  • Trzy przykładowe typy termometrów to: alkoholowy, ciekłokrystaliczny oraz czuły na podczerwień (pirometr).
  • Trzy główne skale temperatury to: Celsjusza, Fahrenheita i Kelvina. Można przeliczać wartości temperatury z jednej skali na inną za pomocą odpowiednich równań.
  • Trzy fazy wody (lód, woda w stanie ciekłym i para wodna) mogą współistnieć w jednej temperaturze i przy jednym ciśnieniu w tzw. punkcie potrójnym.

1.3 Rozszerzalność cieplna

  • Rozszerzalność cieplna polega na zwiększeniu rozmiarów (długości, powierzchni czy objętości) ciała na skutek zmiany jego temperatury. Przez pojęcie kurczenia cieplnego rozumiemy zmniejszenie rozmiaru wywołane zmianą temperatury, zazwyczaj jej spadkiem.
  • Naprężenie cieplne powstaje, gdy ciało nie może swobodnie się rozszerzać bądź kurczyć na skutek jakiegoś ograniczenia przestrzeni, w której się znajduje.

1.4 Przekazywanie ciepła, ciepło właściwe i kalorymetria

  • Ciepło i praca są dwiema różnymi metodami przekazywania energii.
  • Ilość ciepła przekazanego do lub z ciała, gdy zmienia się jego temperatura, można opisać równaniem Δ Q = m c Δ T Δ Q = m c Δ T \prefop{\Delta} Q = mc\prefop{\Delta}T , gdzie m m to masa ciała, a c c to jego ciepło właściwe.

1.5 Przemiany fazowe

  • Większość substancji ma trzy różne fazy – stany skupienia (w normalnych warunkach na Ziemi); zależą one od temperatury i ciśnienia.
  • Istnieje zbiór wartości ciśnienia i odpowiadających im wartości temperatury, dla których dwie fazy mogą współistnieć (to znaczy znajdować się w równowadze cieplnej).
  • Zmiany fazy pojawiają się przy pewnych stałych wartościach temperatury i odpowiadających im wartościach ciśnienia. Nazywamy je temperaturami wrzenia, zamarzania (lub topnienia) i sublimacji.

1.6 Mechanizmy przekazywania ciepła

  • Istnieją trzy mechanizmy wymiany ciepła: przewodnictwo, konwekcja i promieniowanie.
  • Przewodnictwo cieplne jest to wymiana ciepła pomiędzy dwoma ciałami będącymi w bezpośrednim kontakcie.
  • Szybkość wymiany ciepła przez przewodnictwo PP (energia na jednostkę czasu) jest proporcjonalna do różnicy temperatur TcTzTcTz i pola powierzchni kontaktu ciał SS, a odwrotnie proporcjonalna do odległości dd pomiędzy nimi.
  • Konwekcja jest to wymiana ciepła przez makroskopowy ruch materii. Konwekcja może być naturalna lub wymuszona i generalnie przekazuje energię cieplną szybciej niż przewodnictwo cieplne. Konwekcja, która występuje razem ze zmianą fazy, może przekazywać energię z zimnych obszarów do ciepłych.
  • Promieniowanie jest to wymiana ciepła poprzez emisję i absorpcję fal elektromagnetycznych.
  • Szybkość wymiany ciepła przez promieniowanie jest proporcjonalna do zdolności emisyjnej ee. Dla ciała doskonale czarnego e=1e=1, a dla ciała doskonale białego, przezroczystego lub odbijającego promieniowanie e=0e=0. W przypadku realnych ciał fizycznych wartości ee zawarte są w przedziale pomiędzy 0 a 1.
  • Szybkość przepływu ciepła przez promieniowanie zależy od pola powierzchni i czwartej potęgi temperatury bezwzględnej
    P=σSeT4,P=σSeT4,
    gdzie σ=5,67108Jsm2K4σ=5,67108Jsm2K4 jest stałą Stefana-Boltzmanna, a ee jest zdolnością emisyjną ciała. Wypadkowa szybkość wymiany ciepła z ciała przez promieniowanie wyrażona jest wzorem
    Pwyp=Qwypt=σeST24T14,Pwyp=Qwypt=σeST24T14, P_{\text{wyp}} = \frac{Q_{\text{wyp}}}{t} = \sigma e S (T_2^4 - T_1^4) \text{,}
    gdzie T1T1 jest temperaturą ciała znajdującego się w otoczeniu o jednorodnej temperaturze T2T2, a ee jest zdolnością emisyjną tego ciała.
Cytowanie i udostępnianie

Ten podręcznik nie może być wykorzystywany do trenowania sztucznej inteligencji ani do przetwarzania przez systemy sztucznej inteligencji bez zgody OpenStax lub OpenStax Poland.

Chcesz zacytować, udostępnić albo zmodyfikować treść tej książki? Została ona wydana na licencji Uznanie autorstwa (CC BY) , która wymaga od Ciebie uznania autorstwa OpenStax.

Cytowanie i udostępnienia
  • Jeśli rozpowszechniasz tę książkę w formie drukowanej, umieść na każdej jej kartce informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-2/pages/1-wstep
  • Jeśli rozpowszechniasz całą książkę lub jej fragment w formacie cyfrowym, na każdym widoku strony umieść informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-2/pages/1-wstep
Cytowanie

© 21 wrz 2022 OpenStax. Treść książki została wytworzona przez OpenStax na licencji Uznanie autorstwa (CC BY) . Nazwa OpenStax, logo OpenStax, okładki OpenStax, nazwa OpenStax CNX oraz OpenStax CNX logo nie podlegają licencji Creative Commons i wykorzystanie ich jest dozwolone wyłącznie na mocy uprzedniego pisemnego upoważnienia przez Rice University.