Siltuma daudzums
Vikipēdijas raksts
Lai ķermeni sasildītu – paaugstinātu tā temperatūru -, ķermenim jāpievada zināms siltuma daudzums. Jo vairāk siltuma saņems ķermenis, jo augstāka būs ķermeņa temperatūra. To iekšējās enerģijas daudzumu, ko ķermenis iegūst vai zaudē siltumapmaiņas procesā, sauc par siltuma daudzumu. Noskaidrosim, no kā atkarīgs siltuma daudzums, kas nepieciešams vielas sasildīšanai – tās temperatūras paaugstināšanai. Ja uz liesmas silda trauku ar ūdeni, tad, kurināmajam sadegot , izdalītais siltums pāriet uz ūdeni un to sasilda. Lai sasildītu lielāku ūdens daudzumu, tam jāpievada lielāks siltuma daudzums. Arī sasildīšanai līdz augstākai temperatūrai nepieciešams vairās siltuma. Ja, piemēra, sakarsētu dzelzs gabalu iemet traukā ar aukstu ūdeni, tad ūdens sasilst un pakāpeniski dzelzs gabala un ūdens temperatūras izlīdzinās. Jo lielāka ir dzelzs gabala masa, jo lielāku siltuma daudzumu tas atdod ūdenim un ūdens sasilst līdz augstākai temperatūrai. Ja uz vienādiem sildītājiem silda vienādu ūdens un eļļas daudzumu (vienādu laika sprīdi), tad novēro, ka eļļa sasilst vairāk. Tas nozīmē, ka siltuma daudzums, kas nepieciešams ķermeņa sasildīšanai ir atkarīgs no ķermeņa vielas. , kas nepieciešams ķermeņa sasildīšanai vai kas izdalās, ķermenim atdziestot, ir atkarīgs no ķermeņa masas un vielas, no kādas tas izgatavots, kā arī no temperatūras izmaiņas. Siltuma daudzumu apzīmē ar burtu Q u n aprēķina pēc formulas
Q=cm(t2-t1),
kur Q – saņemtais vai atdotais siltuma daudzums ; m- ķermeņa masa; t2 – ķermeņa beigu temperatūra; t2 ķermeņa sākuma temperatūra; c- vielas īpatnējā siltumietilpība. Tā kā siltuma daudzums ir enerģija, tad siltuma daudzuma SI vienība ir džouls (J). Katrai vielai īpatnējā siltumietilpība ir noteikta eksperimentāli un dažādu vielu siltumietilpības skaitliskās vērtības apkopotas tabulās. Tā kā temperatūras SI vienība ir kelvins (k), tad t C (t +273) K. Siltuma daudzuma aprēķinos svarīga ir temperatūru starpība, taču temperatūras skaitliskā vērtība nav atkarīga no tā, vai temperatūru mēra K vai C. Vielas īpatnējā siltumietilpība skaitliski vienāda ar siltuma daudzumu, kas nepieciešams 1 kg vielas sasildīšanai par 1K. Īpatnējās siltumietilpības SI. Tas nozīmē, ka 1 kg ūdens sasildīšanai par 1K nepieciešami 4200 J siltuma vai arī, ka 1 kg ūdens atdziestot par 1 K, izdalās 4200 J siltuma. Īpatnējā siltumietilpība rāda, par cik džouliem mainās 1 kg vielas iekšējā enerģija, ja vielas temperatūra mainās par 1 K. Ūdenim ir liela siltumietilpība, tādēļ tas ir piemērotākais šķidrums apkures sistēmām. (Vielas ar lielu siltumietilpību ir labi siltuma uzkrājēji.) Šķidrumiem īpatnējā siltumietilpība ir lielāka kā citām vielām. 18. gadsimta otrajā pusē, kad sāka mērīt siltuma daudzumu, enerģijas jēdziens vēl nepastāvēja. Tādēļ par siltuma daudzuma vienību pieņēma tādu siltuma daudzumu, kāds nepieciešams 1g ūdens sasildīšanai par 1 C. Šo vienību nosauca par kaloriju (cal) (Kalorija nav SI vienība tomēr to bieži izmanto praksē.)
Dabā un sadzīvē bieži notiek siltumapmaiņa – viens ķermenis sasilst, bet cits atdziest. Siltumapmaiņas procesā atdzisušo ķermeņu atdotais ir vienāds ar sasilušo ķermeņu saņemto siltuma daudzumu.
Qs=Qa
