Тема 1. Топлина и температура. Термична и вътрешна енергия.
Измерване на топлина и температура при живите организми. Медико-
биологични приложения.
Топлина и температура
- всички тела са изградени от атоми, молекули или
йони, които участват в едно извънредно интензивно движение с хаотичен характер,
наречено топлинно движение. В състояние на равновесие, температурата на тялото
представлява мярка за средната кинетична енергия на изграждащите го частици
(молекули), т.е., за средната скорост на тяхното топлинно, хаотично движение.
Температурата е интензивна величина. Тя не зависи от масата на тялото, а само от това,
с каква средна скорост се движат и трептят отделните частици. Повишаването на
температурата довежда до усилване на молекулните движения и ускоряване на
процесите, в които тези молекули участват.
Когато две тела с различна температура (с различна степен на нагрятост) се
допрат, от по-топлото към по-студеното тяло се пренася порция термична енергия,
наречена топлина. Преносът на топлина продължава до изравняване температурите на
двете тела. Това позволява да се дефинира количеството обменена топлина Q и да се
даде метод за нейното измерване.
Формула
за измерване на специфична топлоемкост
на еталонното тяло: Q = Mет . Cет . (t кр –t нач).
Термична енергия
- всяко едно тяло се състои от огромен брой градивни
частици (атоми, молекули, йони). Вътрешната енергия на едно тяло представлява сбора
от всички видове енергии, които се съдържат в градивните частици на тялото, т.е това е
сборът от:
1. Кинетичната енергия на всички частици, известна още като термична енергия
на тялото. Тук се включва кинетичната енергия на постъпателното движение, въртене и
трептене на молекулите.
2. Потенциалната енергия на всички частици - зависи от силите, които действат
между частиците и от разстоянията между тях;
3. Химичната енергия на всички частици - енергията на химичните връзки вътре
в молекулите на тялото;
4. Вътреатомната енергия на частиците - енергията на електроните и ядрата на
атомите. Обикновено тя не се отчита, защото се променя само в специални случаи.
Измерване на топлина и температура
–
Видове термометри + калориметър
топлина и температура са две различни, но близки понятия. Те обаче имат
различни единици: температурата обикновено се измерва в градуси Целзий (C
)
или
Келвин (K), а топлината има единица за енергия, джаул (J). Температурата е мярка за
средната кинетична енергия на атомите или молекулите в системата. Водните молекули
в чаша с горещо кафе имат по-висока средна кинетична енергия от молекулите в чаша
със студен чай, което означава, че се движат с по-висока скорост. Температурата е
интензивно свойство, което значи, че за нея няма значение какво количество вещество
имаш, докато цялото е с еднаква температура. Ето защо химиците могат да използват