경험을 통해 알다시피 온도계의 값이 온도 증가하면 주변 조건이 더 따뜻해집니다. 이 값이 떨어지면 주변 조건이 더 차가워집니다. 이 현상을 정확하게 정량화하기 위해 사용되는 여러 공통 온도 척도가 있다는 것도 알고있을 것입니다.
어떤 식 으로든 온도 변화가 증가 또는 감소를 나타내는 경우 열 근처에 상관 관계를 파악할 수있는 방법이 있습니까? 즉, 주어진 온도 변화 (예: 섭씨 또는 ° C)가 주어진 열의 증가 또는 손실과 상관 관계가있을 수 있습니까? "열"이 물리학에서 정확하게 측정 될 수 있다고 가정하면?
실제로, 킬로 줄 (kJ)과 같은 유용한 열 단위에서 온도 변화를 열의 증가 또는 손실과 연관시키는 것은 가능합니다.
온도와 스케일
온도는 온도계라는 장치로 측정 한 양입니다. 이것은 닫힌 용기 나 방과 같은 시스템에서 입자 (원자 및 분자)의 평균 운동 에너지에서 수학적으로 파생됩니다.
운동 에너지는 운동 에너지입니다. 작은 입자가 공기를 통과하면 서로 충돌하고 충돌로 인해 열이 방출됩니다. 시스템에서 입자의 평균 속도가 빠를수록 입자가 더 많이 충돌하고 더 많은 열이 방출되어 측정 된 온도가 높아집니다.
SI 온도 단위는 켈빈 (케이). 이것은 섭씨와 화씨의 경우와 달리 도가 아니므로 관련 기호가 없습니다. 그러나 K와 ° C는 1K 증가와 1 ° C 증가가 동일한 물리적 변화를 나타낸다는 점에서 동일한 크기를가집니다. 그러나 눈금은 ° C = -273.15 K이고 K의 최소 이론적 값은 0이되도록 오프셋됩니다.
또한 (9/5) ° C + 32 = ° F입니다.
에너지, 열 및 그 단위
당신은 의심 할 여지없이이 용어에 익숙합니다. 칼로리 먹는 음식이 시스템의 세포 기계에 전달되는 것을 측정하는 여러 방법 중 하나입니다. 일부 소식통은 칼로리에 에너지 단위가 있다고 주장합니다. 다른 이들은 열의 단위가 필요하다고 말합니다. 사실, 열은 "공식적인"의 다양한 하위 유형 중 하나이기 때문에 사실입니다. 열은 에너지로 알려진 물리학의 양입니다.
칼로리 (칼로리)는 음식이 제공하는 에너지에 대한 미국의 대부분의 공개 대화의 기초이지만, 물리학 교과서 및 저널에서 사용되는 단위는 아닙니다. 표준 국제 (SI) 에너지 단위, 따라서 열은 줄 (제이).
1 칼로리 = 4.18J이지만 식품 라벨에 표시되는 "칼로리"는 실제로 킬로 칼로리 (kcal) 또는 실제 1,000 칼로리입니다. 따라서 영양 라벨링 당 1 "칼로리"는 실제로 4,180 줄 또는 4.18kJ입니다.
열과 온도는 어떻게 관련됩니까?
온도가 열과 어떻게 관련되는지 보셨을 것입니다. 그러나 처음에 "1도"의 크기는 어떻게 결정 되었습니까? 사람들은 온도 눈금에서 "동결"과 "끓음"사이의 지점을 표시하고이 간격에 숫자를 할당하는 방법을 가져야했습니다.
주어진 양의 열을 추가하면 (큐) 시스템에 줄 단위로 전환하거나 해당 시스템에서 열을 제거하면 시스템 온도가 얼마나 변할지 결정할 수 있습니다 (∆T) 시스템의 질량을 아는 한 섭씨로 표시 (종종 물 샘플) 미디엄 그램과 그것의 비열 c, 물질마다 다릅니다.
Q = mc (∆T)
물의 경우 c = 1 cal / (g) (° C) = 4.186 J / (g) (° C).
예: 1,000g의 질량을 가진 1 리터의 물 샘플이있는 경우 샘플을 1 ° C로 데 우려면 kJ 단위의 에너지가 얼마나 필요합니까?
Q = mc (∆T) = (1,000g) (4.186 J / g ° C) (1 ° C) = 4,186 = 4.186 kJ.
이것은 단일 "칼로리"음식에 포함 된 에너지의 양이라는 것을 상기하십시오. 가당 탄산 음료 1L가이 양의 약 400 배를 가지고 있지만 신체는 단순한 물병과는 훨씬 다른 방식으로 "칼로리"를 처리한다는 점을 고려할 때 이상합니다.