あなたは経験から、温度計の値が 温度 増加すると、周囲条件が暖かくなります。 この値が下がると、周囲条件はより涼しくなります。 また、この現象を正確に定量化するために使用されている一般的な温度スケールが複数あることもご存知でしょう。
何らかの方法で温度の変化がゲインまたはロスを示している場合 熱 近くで、相関関係をキャプチャする方法はありますか? つまり、特定の温度変化(たとえば、摂氏または°C)は、特定の熱の増減と相関させることができますか?「熱」は物理学で正確に測定できるものでさえあると仮定しますか?
実際、キロジュール(kJ)などの有用な熱単位で、温度の変化を熱の増減と相関させることは、文字通り何を扱っているかを知っている限り可能です。
温度とそのスケール
温度は、温度計と呼ばれる装置によって測定される量です。 これは、密閉容器や部屋などのシステム内の粒子(原子および分子)の平均運動エネルギーから数学的に導き出されます。
運動エネルギーは運動のエネルギーです。 小さな粒子が空中をジッパーで移動すると、それらは互いに衝突し、衝突によって熱が放出されます。 システム内の粒子の平均速度が速いほど、粒子はより多く衝突し、より多くの熱が放出され、測定温度が上昇します。
温度のSI単位は ケルビン (K)。 これは学位ではないため、摂氏や華氏の学位の場合とは異なり、関連する記号はありません。 ただし、1 Kの増加と1°Cの増加が同じ物理的変化を表すという意味で、Kと°Cの大きさは同じです。 ただし、スケールは°C = -273.15 Kとなるようにオフセットされており、Kの最小理論値は0です。
さらに、(9/5)°C + 32 =°F。
エネルギー、熱およびそれらの単位
あなたは間違いなくその用語に精通しています カロリー あなたが食べる食物があなたのシステムの細胞機構に何を届けるかを測定する多くの方法の1つとして。 一部の情報源は、カロリーにはエネルギーの単位があると主張しています。 他の人はそれが熱の単位をとると言います。 実際、熱は「公式」のさまざまなサブタイプの1つであるため、どちらの主張も真実です。エネルギーとして知られる物理学の量は、特定するのが難しいとは言えません。
カロリー(cal)は、食品によって提供されるエネルギーについての米国でのほとんどの一般の会話の基礎ですが、これは物理学の教科書や雑誌で使用される単位ではありません。 エネルギーの標準的な国際(SI)単位、したがって熱の単位は、 ジュール (J)。
1カロリー= 4.18 Jですが、食品ラベルに表示される「カロリー」は、実際にはキロカロリー(kcal)または1,000カロリーです。 したがって、栄養表示ごとの1つの「カロリー」は、実際には4,180ジュール、つまり4.18kJです。
熱と温度はどのように関連していますか?
温度が熱とどのように関係しているかを見てきました。 しかし、そもそも「1度」の大きさはどのように決められたのでしょうか。 人々は、「凍結」と「煮沸」の間の温度スケールでスポットをマークし、これらの間隔に番号を割り当てる方法を持たなければなりませんでした。
たまたま、与えられた量の熱を加えると(Q)システムへのジュールで、またはそのシステムから熱を取り除くと、システムの温度がどの程度変化するかを判断できます(∆T)システムの質量(多くの場合、水のサンプル)を知っている限り、摂氏で m グラムとその 比熱c、物質ごとに異なります:
Q = mc(∆T)
水の場合、c = 1 cal /(g)(°C)= 4.186 J /(g)(°C)。
例: 質量が1,000gの1リットルの水のサンプルがある場合、サンプルを1°C温めるには、kJでどのくらいのエネルギーが必要ですか?
Q = mc(∆T)=(1,000 g)(4.186 J / g°C)(1°C)= 4,186 = 4.186kJ。
これは、食品の1つの「カロリー」に含まれるエネルギー量であることを思い出してください。 たとえば、1 Lの甘味ソーダはこの量の約400倍であると考えると、これは奇妙なことですが、体は単純な水瓶とは大きく異なる「カロリー」を処理します。