როგორ გადაიყვანოთ ცელსიუსი კილოჯოლად

თქვენ გამოცდილებით იცით, რომ თერმომეტრის მნიშვნელობა მიუთითებს ტემპერატურა იზრდება, გარემო პირობები თბება. როდესაც ეს მნიშვნელობა ეცემა, ატმოსფერული პირობები უფრო გრილდება. თქვენ სავარაუდოდ ასევე იცით, რომ არსებობს მრავალი საერთო ტემპერატურული სასწორი, რომელიც ამ ფენომენს ზუსტად განსაზღვრავს.

თუ ტემპერატურის ცვლილებები გარკვეულწილად მიუთითებს მოგების ან დაკარგვის შესახებ სიცხე არსებობს თუ არა რაიმე გზა კორელაციის აღსადგენად? ანუ, შესაძლებელია თუ არა ტემპერატურის მოცემული ცვლილება (ვთქვათ, ცელსიუსით, ან ° C– ით) იყოს კორელაცია მოცემული სითბოს მიღებასთან ან დაკარგვასთან - თუ ჩავთვლით, რომ ”სითბო” არის თუნდაც ის, რაც ფიზიკაში ზუსტად იზომება?

მართლაც, შესაძლებელია ტემპერატურის ცვლილებების კორელაცია სითბოს მიღებებთან ან დანაკარგებთან, ისეთ სასარგებლო სითბოს ერთეულებში, როგორიცაა კილოჯოლები (kJ), შესაძლებელია - მანამ, სანამ თქვენ სიტყვასიტყვით იცით, რასთან გაქვთ საქმე.

ტემპერატურა არის სიდიდე, რომელიც იზომება მოწყობილობას, რომელსაც თერმომეტრი ეწოდება. ის მათემატიკურად გამომდინარეობს სისტემის ნაწილაკების (ატომებისა და მოლეკულების) საშუალო კინეტიკური ენერგიიდან, მაგალითად, დახურულ ჭურჭელში ან ოთახში.

კინეტიკური ენერგია არის მოძრაობის ენერგია. როდესაც პატარა ნაწილაკები ჰაერში იფრქვევიან, ისინი ეჯახებიან ერთმანეთს და შეჯახებები სითბოს გამოყოფენ. რაც უფრო სწრაფია სისტემაში ნაწილაკების საშუალო სიჩქარე, მით უფრო მეტი მათ შეჯახება მოხდება და მეტი სითბო გამოიყოფა, რაც გაზომავს ტემპერატურას.

SI ტემპერატურის ერთეულია კელვინი (K) ეს არ არის ხარისხი და, შესაბამისად, მას არ აქვს ასოცირებული სიმბოლო, განსხვავებით ცელსიუსის და ფარენჰეიტის გრადუსის შემთხვევისგან. ამასთან, K და ° C აქვს იგივე სიდიდე იმ გაგებით, რომ 1 K ზრდა და 1 ° C ზრდა წარმოადგენს იგივე ფიზიკურ ცვლილებას. მაგრამ მასშტაბები ანაზღაურდება ისეთი, რომ ° C = -273,15 K, და K– ის მინიმალური თეორიული ღირებულებაა 0.

გარდა ამისა, (9/5) ° C + 32 = ° F.

თქვენ უეჭველად იცნობთ ამ ტერმინს კალორია როგორც მრავალი გზა იმის გაზომვისა, თუ რა საკვებს აწვდის თქვენს სისტემის ფიჭურ აპარატებს. ზოგიერთი წყარო ამტკიცებს, რომ კალორიას აქვს ენერგიის ერთეულები; სხვები ამბობენ, რომ მას სითბო სჭირდება. სინამდვილეში, ორივე მტკიცება სიმართლეა, რადგან სითბო არის "ოფიციალური" ერთ – ერთი სხვადასხვა ქვეტიპი - თუ უფრო ძნელად დასაზუსტებელია - ფიზიკაში ენერგიის სახელითაა ცნობილი.

მიუხედავად იმისა, რომ კალორია (cal) არის აშშ – ში საზოგადოებრივი საუბრის საფუძველი საკვების მიერ მოწოდებული ენერგიის შესახებ, ეს არ არის ფიზიკის სახელმძღვანელოებსა და ჟურნალებში გამოყენებული ერთეული. ენერგიის და, შესაბამისად, სითბოს სტანდარტული საერთაშორისო (SI) ერთეულია ჯოული (J)

1 კალორია = 4.18 სთ, მაგრამ "კალორია", რომელსაც საკვების ეტიკეტზე ხედავთ, არის კილოკალორია (კკალ) ან 1000 ნამდვილი კალორია. ამრიგად, 1 "კალორია" კვების მარკირებაზე, ფაქტობრივად, 4,180 ჯოული, ანუ 4,18 კჯ.

თქვენ ნახეთ, როგორ უკავშირდება ტემპერატურა სითბოს. მაგრამ პირველ რიგში როგორ განისაზღვრა "ერთი გრადუსის" ზომა? ხალხს უნდა ჰქონოდა ტემპერატურის მასშტაბის ლაქების აღნიშვნის მეთოდი "გაყინული" და "მოხარშული" და ამ ინტერვალებისთვის ნომრების მინიჭება.

როგორც ეს ხდება, თუ მოცემულ რაოდენობას სითბოს დაამატებთ (Q) იულით სისტემაში, ან ამოიღეთ სითბო ამ სისტემიდან, შეგიძლიათ განსაზღვროთ რამდენად შეიცვლება სისტემის ტემპერატურა (T) ცელსიუსში, სანამ იცით სისტემის მასა (ხშირად წყლის ნიმუში) მ გრამებში და მის სპეციფიკური სითბო გ, რომელიც განსხვავდება ნივთიერებისგან:

Q = mc (∆T)

წყლისთვის, c = 1 cal / (g) (° C) = 4.186 J / (g) (° C).

მაგალითი: თუ თქვენ გაქვთ 1 ლიტრიანი წყლის ნიმუში, რომელსაც აქვს 1000 გრ მასა, რამდენი ენერგია საჭიროა კჯ-ში, რომ ნიმუში გაათბო 1 ° C- ით?

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

შეგახსენებთ, რომ ეს არის ენერგიის რაოდენობა საკვების ერთ "კალორიაში". ეს უცნაურია, როდესაც გაითვალისწინებთ, რომ, ვთქვათ, 1 ლ ტკბილ სოდაში ამ რაოდენობას დაახლოებით 400-ჯერ აღემატება, მაგრამ სხეული ბევრად განსხვავებულად უმკლავდება "კალორიებს", ვიდრე უბრალო ქილა წყალი.