INIT: MGA PORMULA AT YUNIT, MGA KATANGIAN, KUNG PAANO SUKATIN ITO, MGA HALIMBAWA - PISIKAL - 2025

Ang init sa pisika ay tinukoy bilang ang thermal energy na inilipat tuwing nakikipag-ugnay sila sa mga bagay o sangkap na nasa magkakaibang temperatura. Ang paglipat ng enerhiya na ito at ang lahat ng mga proseso na may kaugnayan dito, ay ang object ng pag-aaral ng thermodynamics, isang mahalagang sangay ng pisika.

Ang init ay isa sa maraming mga form na kinukuha ng enerhiya, at isa sa mga pinaka pamilyar. Kaya saan ito nagmula? Ang sagot ay nakasalalay sa mga atomo at molekula na bumubuo sa bagay. Ang mga particle sa loob ng mga bagay ay hindi static. Maaari nating isipin ang mga ito bilang maliit na kuwintas na naka-link sa pamamagitan ng malambot na bukal, na may kakayahang pag-urong at pag-unat nang madali.

Ang mga atom at molekula ay nag-vibrate sa loob ng mga sangkap, na isinalin sa panloob na enerhiya. Pinagmulan: P. Tippens. Pisika: Konsepto at Aplikasyon.

Sa ganitong paraan, ang mga particle ay maaaring mag-vibrate at ang kanilang enerhiya ay maaaring madaling ilipat sa iba pang mga partikulo, at mula sa isang katawan patungo sa iba pa.

Ang dami ng init na sumisipsip o naglalabas ng isang katawan ay nakasalalay sa likas na katangian ng sangkap, ang masa nito at ang pagkakaiba-iba ng temperatura. Ito ay kinakalkula tulad nito:

Kung saan ang Q ay ang dami ng inilipat ng init, m ay ang masa ng bagay, ang C _e ang tiyak na init ng sangkap at ΔT = _panghuling T - _paunang T , iyon ay, ang pagkakaiba sa temperatura.

Tulad ng lahat ng mga anyo ng enerhiya, ang init ay sinusukat sa mga joules, sa International System (SI). Ang iba pang naaangkop na yunit ay: ang mga ergs sa system ng cgs, Btu sa sistemang British, at ang calorie, isang term na karaniwang ginagamit para sa nilalaman ng enerhiya ng mga pagkain.

Mga katangian ng init

Ang init mula sa apoy sa kampo ay enerhiya sa paglilipat. Pinagmulan: Pixabay

Mayroong maraming mga pangunahing konsepto na dapat tandaan:

-Ang tungkol sa enerhiya sa pagbibiyahe. Ang mga bagay ay walang init, inilalabas lamang nila o sinisipsip ito depende sa pangyayari. Ang mga bagay na mayroon ay panloob na enerhiya, ayon sa kanilang panloob na pagsasaayos.

Ang panloob na enerhiya, sa turn, ay binubuo ng kinetic enerhiya na nauugnay sa kilusan ng vibratory at potensyal na enerhiya, tipikal ng pagsasaayos ng molekular. Ayon sa pagsasaayos na ito, ang isang sangkap ay maglilipat ng init nang higit o mas madali at ito ay makikita sa tiyak na init C _e , ang halaga na binanggit sa equation upang makalkula ang Q.

-Ang pangalawang mahalagang konsepto ay ang init ay palaging inilipat mula sa pinakamainit na katawan hanggang sa pinalamig. Ang karanasan ay nagpapahiwatig na ang init mula sa mainit na kape ay laging dumadaan patungo sa porselana ng tasa at plato, o ang metal ng kutsara na kung saan ay pinukaw, hindi kailanman ang iba pang paraan sa paligid.

-Ang dami ng init na inilipat o nasisipsip ay depende sa masa ng katawan na pinag-uusapan. Ang pagdaragdag ng parehong dami ng calorie o joules sa isang sample na may X mass ay hindi nag-init sa parehong paraan na ang masa ay 2X.

Ang dahilan? Marami pang mga particle sa mas malaking sample, at ang bawat isa ay makakatanggap ng average lamang kalahati ng enerhiya ng mas maliit na sample.

Ang thermal equilibrium at pag-iingat ng enerhiya

Sinasabi sa amin ng karanasan na kapag naglalagay kami ng dalawang bagay sa magkakaibang temperatura na nakikipag-ugnay, pagkatapos ng ilang sandali ang temperatura ng pareho ay magkapareho. Pagkatapos ay maaaring maipahiwatig na ang mga bagay o system, dahil maaari ding tawagan, ay nasa thermal equilibrium.

Sa kabilang banda, na sumasalamin sa kung paano dagdagan ang panloob na enerhiya ng isang nakahiwalay na sistema, napagpasyahan na mayroong dalawang posibleng mekanismo:

i) Ang pagpainit nito, iyon ay, paglilipat ng enerhiya mula sa isa pang sistema.

ii) Isagawa ang ilang uri ng gawaing mekanikal dito.

Isinasaalang-alang na ang enerhiya ay natipid:

Sa balangkas ng thermodynamics, ang prinsipyong ito ng pangangalaga ay kilala bilang ang Unang Batas ng Thermodynamics. Sinabi namin na ang sistema ay dapat na ihiwalay, dahil kung hindi, kinakailangan na isaalang-alang ang iba pang mga input ng enerhiya o mga output sa balanse.

Paano sinusukat ang init?

Sinusukat ang init ayon sa epekto na ginawa nito. Samakatuwid ito ay ang pakiramdam ng touch na mabilis na nagpapaalam kung gaano kainit o malamig na inumin, isang pagkain o anumang bagay. Dahil ang paglilipat o pagsipsip ng mga resulta ng init sa mga pagbabago sa temperatura, ang pagsukat nito ay nagbibigay ng isang ideya kung gaano kalaki ang inilipat.

Ang instrumento na ginamit upang masukat ang temperatura ay ang thermometer, isang aparato na nilagyan ng graduated scale upang maisagawa ang pagbasa. Ang pinakamahusay na kilala ay ang mercury thermometer, na binubuo ng isang pinong capillary ng mercury na lumalawak kapag pinainit.

Ang isang thermometer na may graduation sa mga kaliskis ng Celsius at Fahrenheit. Pinagmulan: Pixabay.

Susunod, ang pusil na napuno ng mercury ay ipinasok sa isang glass tube na may sukat at inilalagay sa pakikipag-ugnay sa katawan, ang temperatura kung saan dapat sukatin hanggang maabot nila ang thermal equilibrium at ang temperatura ng pareho ay pareho.

Ano ang kinakailangan upang makagawa ng isang thermometer?

Upang magsimula sa, kailangan mong magkaroon ng ilang thermometric na pag-aari, iyon ay, ang isa na nag-iiba sa temperatura.

Halimbawa, ang isang gas o isang likido tulad ng mercury, ay nagpapalawak kapag pinainit, bagaman nagsisilbi rin ang isang resistensya sa kuryente, na naglalabas ng init kapag ang isang kasalukuyang dumadaan dito. Sa madaling sabi, ang anumang thermometric na pag-aari na madaling masusukat ay maaaring magamit.

Kung ang temperatura t ay direktang proporsyonal sa thermometric na ari-arian X, pagkatapos ay maaari itong isulat:

Kung saan k ang pare-pareho ng proporsyonal na dapat matukoy kung ang dalawang naaangkop na temperatura ay nakatakda at ang mga kaukulang halaga ng X ay sinusukat. Ang angkop na temperatura ay nangangahulugang madaling makuha sa laboratoryo.

Kapag naitatag ang mga pares (t ₁ , X ₁ ) at (t ₂ , X ₂ ), ang pagitan sa pagitan ng mga ito ay nahahati sa pantay na bahagi, ito ang magiging mga degree.

Mga kaliskis ng temperatura

Ang pagpili ng mga temperatura na kinakailangan upang bumuo ng isang scale ng temperatura ay ginawa gamit ang criterion na madali silang makuha sa laboratoryo. Ang isa sa mga pinaka-malawak na ginagamit na kaliskis sa buong mundo ay ang scale Celsius, na nilikha ng siyentipikong Suweko na si Anders Celsius (1701-1744).

Ang 0 sa scale ng Celsius ay ang temperatura kung saan ang yelo at likidong tubig ay nasa balanse sa 1 na kapaligiran ng presyur, habang ang itaas na limitasyon ay pinili kapag ang likidong tubig at singaw ng tubig ay pantay sa balanse at sa 1 na kapaligiran ng presyon. Ang agwat na ito ay nahahati sa 100 degree, ang bawat isa ay tinatawag na isang degree centigrade.

Ito ay hindi lamang ang paraan upang makabuo ng isang scale, malayo sa ito. Mayroong iba pang iba't ibang mga kaliskis, tulad ng scale ng Fahrenheit, kung saan napili ang mga agwat ng iba pang mga halaga. At mayroong scale ng Kelvin, na mayroon lamang isang mas mababang limitasyon: ganap na zero.

Ang ganap na zero ay tumutugma sa temperatura kung saan ang lahat ng paggalaw ng mga particle sa isang sangkap ay natapos nang ganap, gayunpaman, kahit na ito ay naging malapit na, hindi pa ito nagawang magpalamig ng anumang sangkap sa ganap na zero.

Mga halimbawa

Ang bawat tao'y nakakaranas ng init sa araw-araw, alinman nang direkta o hindi tuwiran. Halimbawa kapag mayroon kang mainit na inumin, sa tanghali ng araw, sinusuri ang temperatura ng isang makina ng kotse, sa isang silid na puno ng mga tao at sa hindi mabilang na iba pang mga sitwasyon.

Sa Daigdig, ang init ay kinakailangan upang mapanatili ang mga proseso ng buhay, kapwa mula sa Araw at mula sa interior ng planeta.

Gayundin, ang klima ay hinihimok ng mga pagbabago sa thermal energy na nangyayari sa kapaligiran. Ang init ng Araw ay hindi umabot sa lahat ng dako nang pantay, sa equatorial latitude umabot ito nang higit pa sa mga poste, kaya ang pinakamainit na hangin sa mga tropiko ay tumataas at gumagalaw sa hilaga at timog, upang makamit ang thermal balanse na napag-usapan kanina.

Sa ganitong paraan, ang mga air currents ay itinatag sa iba't ibang mga bilis, na nagdadala ng mga ulap at ulan. Sa kabilang banda, ang biglaang pagbangga sa pagitan ng mainit at malamig na mga prutas ng hangin ay nagdudulot ng mga phenomena tulad ng bagyo, buhawi at bagyo.

Sa kaibahan, sa isang mas malapit na antas, ang init ay maaaring hindi bilang maligayang pagdating bilang isang paglubog ng araw sa beach. Ang init ay nagdudulot ng mga problema sa operating sa mga makina ng kotse at mga processor ng computer.

Nagdudulot din ito ng pagkawala ng elektrikal na enerhiya sa mga conduction cables at materyales upang mapalawak, na ang dahilan kung bakit napakahalaga ng paggamot sa init sa lahat ng mga lugar ng engineering.

Pagsasanay

- Ehersisyo 1

Nabasa ng label ng isang kendi na nagbibigay ito ng 275 calories. Gaano karaming enerhiya sa joules ang katumbas na kendi na ito?

Solusyon

Sa simula, ang calorie ay nabanggit bilang isang yunit para sa init. Ang pagkain ay naglalaman ng enerhiya na karaniwang sinusukat sa mga yunit na ito, ngunit ang mga caloriya sa pandiyeta ay talagang mga kilocaloryo.

Ang pagkakapareho ay ang sumusunod: 1 kcal = 4186 J, at napagpasyahan na ang kendi ay:

275 kilocalories x 4186 joule / kilocalorie = 1.15 10 ⁶ J

- Ehersisyo 2

Ang 100 g ng isang metal ay pinainit hanggang 100 ° C at inilalagay sa isang calorimeter na may 300 g ng tubig sa 20 ° C. Ang temperatura na nakuha ng system kapag umabot sa balanse ay 21.44 ° C. Hinilingan ka upang matukoy ang tukoy na init ng metal, na ipinapalagay na ang calorimeter ay hindi sumipsip ng init.

Solusyon

Sa sitwasyong ito, ang metal ay nagbibigay ng init, na tatawagin namin Q na _ibinigay at isang senyas (-) ay inilalagay bago ito upang ipahiwatig ang pagkawala:

Para sa bahagi nito, ang tubig sa calorimeter ay sumisipsip ng init, na kung saan ay isasailalim bilang Q na hinihigop:

Ang enerhiya ay natipid, mula dito na sumusunod:

Mula sa pahayag maaari mong kalkulahin ang ΔT:

Mahalaga: 1 ºC ang parehong sukat ng 1 kelvin. Ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang kaliskis ay ang scale ng Kelvin ay ganap (Ang mga degree sa Kelvin ay palaging positibo).

Ang tiyak na init ng tubig sa 20ºC ay 4186 J / kg. K at kasama nito ang hinihigop na init ay maaaring kalkulahin:

Upang tapusin, ang tiyak na init ng metal ay na-clear:

Mga Sanggunian

1. Bauer, W. 2011. Physics para sa Teknolohiya at Siyensya. Dami 1. McGraw Hill.
2. Cuellar, JA Physics II: Diskarte sa pamamagitan ng Mga Kumpetensya. McGraw Hill.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Physics: Isang Tumingin sa Mundo. 6 ^{ta Pag-} edit na pinaikling. Pag-aaral ng Cengage.
4. Knight, R. 2017. Physics para sa Siyentipiko at Teknolohiya: isang Diskarte sa Diskarte. Pearson.
5. Tippens, P. 2011. Pisika: Konsepto at Aplikasyon. Ika-7 Edition. Burol ng Mcgraw