fenomene termice

FENOMENE  TERMICE

            Prin fenomen termic înţelegem, în general, orice fenomen fizic legat de mişcarea complet dezordonată care se manifestă la nivel molecular. Fenomene fizice cum sunt: variaţia proprietăţilor fizice ale substanţei la încălzirea sau răcirea ei, schimbul de căldură dintre corpurile încălzite diferit, transformarea căldurii (obţinută prin arderea combustibililor) în lucru mecanic, etc. constituie exemple de fenomene termice.

Temperatura unui corp este direct legată de viteza moleculelor lui. 

O serie întreagă de experienţe efectuate cu corpuri, aflate în diferite stări de agregare, au pus în evidenţă mişcarea de agitaţie permanentă a moleculelor oricărui corp.

Energia internă a unui corp este suma dintre energiile cinetice ale tuturor moleculelor datorată mişcării de agitaţie termică şi energiile potenţiale ale lor.

Energia internă a corpurilor se poate modifica prin schimb de căldură.

Corpurile care pot schimba căldură între ele sunt în contact termic.

Când două corpuri aflate la temperaturi diferite sunt puse în contact termic ele schimbă căldură. Căldura trece de la cel cu temperatura mai ridicată la cel cu temperatură mai scăzută. Temperaturile corpurilor care se pun în contact termic determină sensul în care se face schimbul de căldură. Schimbul de căldură încetează când temperaturile devin egale, deci corpurile au ajuns la echilibru termic.

Când un corp primeşte sau cedează căldură, atunci temperatura sa se modifică. Între căldura schimbată de un corp şi variaţia temperaturii sale există o dependenţă care este determinată de natura corpului şi de condiţiile fizice, în care are loc schimbul de căldură. Mărimile ce stabilesc o legătură cantitativă între căldura Q primită sau cedată de un corp şi variaţia temperaturii sale Δθ se numesc coeficienţi calorici.

Pentru măsurarea căldurii Q se foloseşte în mod curent unitatea de măsură din Sistemul Internaţional, Joule ( J ).

Căldura Q este direct proporţională cu masa m şi cu intervalul de temperatură Δθ depinzând şi de natura substanţei corpului:

                      Q = c · m · Δθ 

Coeficientul c depinde de natura substanţei încălzite; se numeşte căldură specifică.  El reprezintă cantitatea de căldură necesară încălzirii unui kilogram de substanţă cu un grad Celsius.

Deci pentru a încălzi un corp cu Δθ grade este necesar să transmitem corpului căldura Q. Mărimea fizică numeric egală cu căldura necesară pentru a varia temperatura unui corp cu un grad Celsius se numeşte capacitatea calorică a corpului şi se notează cu C. Valoarea sa este dată de expresia :

                        C = Q/Δθ

 Din relaţiile de mai sus se poate stabili o legătură între capacitatea calorică C şi căldura specifică c :

                       C = m · c

 Obţinerea căldurii este o problemă de mare însemnătate pentru omenire. Încălzirea locuinţelor, pregătirea hranei, procesele de prelucrare a materialelor folosite în tehnică nu ar fi posibile dacă omul nu ar dispune de diferite mijloace de producere a căldurii. Combustibilii sunt substanţe care prin ardere degajă căldură şi pot încălzi corpurile din jur. După modul în care se obţin, combustibilii sunt: naturali (cărbune, lemn, petrol, gaz metan) şi artificiali, obţinuţi prin prelucrarea celor naturali: benzină, motorină etc.

După starea de agregare la temperatura normală, combustibilii sunt: solizi (lemn, cărbune), lichizi (petrol, benzină, alcool) şi gazoşi (gazul metan, hidrogenul).

Combustibilii folosiţi pentru obţinerea căldurii prin ardere trebuie să îndeplinească următoarele calităţi: temperatura de aprindere să nu fie prea mare, temperatura de combustie să fie ridicată, iar arderea să fie întreţinută.

Prin arderea unor cantităţi diferite din acelaşi combustibil se obţin călduri diferite proporţional cu masa de combustibil ars.

Dacă un combustibil nu ajunge la temperatura de aprindere, el nu arde.

Vom compara în continuare doi combustibili, alcool şi petrol, pentru a vedea dacă cedează aceeaşi căldură prin ardere completă.

Luăm două spirtiere identice în care punem  în cantităţi mici, egale, alcool medicinal şi, respectiv, petrol lampant sau petrosin. Alegem două vase de sticlă identice şi punem în fiecare câte 100 g de apă. Aprindem spirtierele şi, după epuizarea combustibilului, vom măsura şi compara temperaturile apei în cele două vase. Se constată că variaţiile de temperatură obţinute sunt diferite prin încălzire cu combustibili diferiţi.

Cantităţi egale de combustibili diferiţi cedează, prin ardere completă, cantităţi de căldură diferite.

Cantitatea de căldură, Q, cedată prin arderea completă a unui kilogram de combustibil se numeşte puterea calorică a acelui combustibil. Ea se notează cu q.

 Prin arderea completă a unei mase m de combustibil, căldura cedată este:

                                     Q = m · q

            Unii combustibili sunt periculoşi. De exemplu, benzina se transformă uşor în vapori; aceştia se aprind uşor şi ard violent putând produce explozii.

Motoarele sunt folosite la tot pasul. Sunt de mărimi şi de forme diferite.

Cuvântul motor există, chiar în această formă, în original în limba latină şi înseamnă “care produce mişcare”. Aceasta arată că motorul este folosit tocmai pentru a se obţine energie cinetică.

Orice motor trebuie să primească energie pentru a funcţiona.

Procesul de dilatare puternică şi rapidă a gazelor încălzite este fenomenul fizic folosit în motoarele termice pentru efectuarea de lucru mecanic.

Fenomene termice.ppt