כיצד להמיר צלזיוס לקילו-ג'ול

אתה יודע מניסיון שכאשר הערך על מדחום מציין טֶמפֶּרָטוּרָה עולה, תנאי הסביבה מתחממים. כאשר ערך זה יורד, תנאי הסביבה הופכים קרירים יותר. סביר להניח שאתה מודע לכך שישנם כמה קשקשי טמפרטורה נפוצים בכדי לכמת את התופעה במדויק.

אם שינויים בטמפרטורה בדרך כלשהי מעידים על עלייה או אובדן של חוֹם בסביבה, האם יש איזו דרך לתפוס את המתאם? כלומר, האם ניתן לתאם שינוי נתון בטמפרטורה (נניח, במעלות צלזיוס או ° C) עם רווח או אובדן חום נתון - בהנחה ש"חום "הוא אפילו דבר שניתן למדוד במדויק בפיזיקה?

ואכן, מתאם שינויים בטמפרטורה עם עליות או אובדי חום, ביחידות חום מועילות כמו קילוג'ולים (kJ), אפשרי - כל עוד אתה ממש יודע עם מה אתה מתמודד.

טמפרטורה היא כמות הנמדדת על ידי מכשיר הנקרא מדחום. היא נגזרת מתמטית מהאנרגיה הקינטית הממוצעת של חלקיקים (אטומים ומולקולות) במערכת, כמו מיכל סגור או חדר.

אנרגיה קינטית היא אנרגיית תנועה. כאשר חלקיקים זעירים רוכשים באוויר, הם מתנגשים זה בזה, וההתנגשויות משחררות חום. ככל שמהירותם הממוצעת של החלקיקים במערכת מהירה יותר, כך הם יתנגשו יותר וישוחרר יותר חום, ויעלה את הטמפרטורה הנמדדת.

יחידת הטמפרטורה SI היא ה- קלווין (K). זה לא תואר ומכאן שאין לו סמל משויך, בניגוד למקרה של מעלות צלזיוס ופרנהייט. עם זאת, ל- K ו- ° C יש אותו גודל במובן זה שעלייה של 1 K ועלייה של 1 ° C מייצגות את אותו שינוי פיזי. אבל המאזניים מקוזזים כך ש- ° C = -273.15 K, והערך התיאורטי המינימלי של K הוא 0.

בנוסף, (9/5) ° C + 32 = ° F.

אתה ללא ספק מכיר את המונח קָלוֹרִיָה כאחת הדרכים הרבות למדוד מה המזון שאתה אוכל מספק למכונות הסלולריות של המערכת שלך. מקורות מסוימים טוענים שלקלוריות יש יחידות אנרגיה; אחרים אומרים שזה לוקח יחידות חום. למעשה, שתי הטענות נכונות, מכיוון שחום הוא אחד מתתי הסוגים השונים של ה"רשמי "- אם די חמקמק לנקוט - הכמות בפיזיקה המכונה אנרגיה.

אמנם הקלוריות (קלוריות) הן הבסיס לשיחה הפומבית ביותר בארה"ב על האנרגיה שמספקת מזון, אך זו אינה היחידה המשמשת בספרי לימוד ופיזיקה. היחידה הבינלאומית הסטנדרטית (SI) של אנרגיה, ולכן של חום, היא ה- ג'אוּל (י).

קלוריה אחת = 4.18 J, אך ה"קלוריות "שאתה רואה על תוויות המזון היא למעשה קילוקלוריות (קק"ל) או 1,000 קלוריות אמיתיות. כך ש"קלוריות "1 לתיוג תזונה הוא למעשה 4,180 ג'ול, או 4.18 קג''י.

ראית איך הטמפרטורה קשורה לחום. אך כיצד נקבע מלכתחילה גודלו של "תואר אחד"? אנשים היו צריכים להיות דרך לסמן את הנקודות בסולם הטמפרטורות שבין "קפוא" ל"מתבשל "ולהקצות מספרים למרווחים אלה.

כשזה קורה, אם תוסיף כמות חום מסוימת (ש) בג'אול למערכת, או להסיר חום מאותה מערכת, אתה יכול לקבוע עד כמה תשתנה טמפרטורת המערכת (∆T) בצלסיוס כל עוד אתה מכיר את מסת המערכת (לעתים קרובות דגימת מים) M בגרמים שלה חום ספציפי ג, שמשתנה מחומר לחומר:

Q = mc (∆T)

עבור מים, c = 1 קלוריות / (גרם) (° C) = 4.186 J / (גרם) (° C).

דוגמא: אם יש לך דגימת ליטר אחת של מים, שיש לה מסה של 1,000 גרם, כמה אנרגיה בק"ג נדרשת כדי לחמם את הדגימה ב -1 מעלות צלזיוס?

Q = mc (∆T) = (1,000 גרם) (4.186 J / g ° C) (1 ° C) = 4,186 = 4.186 kJ.

נזכיר שזו כמות האנרגיה ב"קלוריות "בודדות של אוכל. זה מוזר כאשר לוקחים בחשבון, למשל, 1 ליטר סודה ממותקת מכיל כמות גדולה פי 400 מכמות זו, אך הגוף מטפל ב"קלוריות "בצורה שונה בהרבה מצנצנת מים פשוטה.