Zagadnienia teoretyczne
Zgodnie ze współczesnymi poglądami, każde ciało składa się z atomów, jonów i elektronów lub cząsteczek, które znajdują się w nieustannym i chaotycznym ruchu, zwanym ruchem cieplnym (termicznym). Miarą intensywności tego ruchu jest średnia energia kinetyczna atomów, do której jest proporcjonalna temperatura bezwzględna danego ciała. Ilość ciepła przekazywana przez jedno ciało drugiemu ma więc sens energii kinetycznej ruchu cieplnego przekazywanej przez atomy jednego ciała - atomom drugiego ciała; ogrzewanie ciała oznacza zatem zwiększanie, ochładzanie natomiast oznacza zmniejszanie intensywności ruchu cieplnego atomów ciała.
Pierwsza zasada termodynamiki – jedno z podstawowych praw termodynamiki, jest sformułowaniem zasady zachowania energii dla układów termodynamicznych. Zasada stanowi podsumowanie równoważności ciepła i pracy oraz stałości energii układu izolowanego. Dla układu zamkniętego zasadę można sformułować w postaci:
Zmiana energii wewnętrznej układu zamkniętego jest równa energii, która przepływa przez jego granice na sposób ciepła lub pracy.
gdzie:
ΔU – zmiana energii wewnętrznej układu,
ΔQ – energia przekazana do układu jako ciepło,
ΔW – praca wykonana na układzie.
Druga zasada termodynamiki stwierdza, że w układzie termodynamicznie izolowanym istnieje funkcja stanu zwana entropią S, której zmiana ΔS spełnia nierówność , przy czym równość zachodzi wtedy i tylko wtedy, gdy proces jest odwracalny. W uproszczeniu można to wyrazić też tak:
W układzie termodynamicznie izolowanym, w dowolnym procesie entropia nigdy nie maleje.
Ciepło i praca to w pełni równoprawne formy przekazywania energii (tzw. równoważność pracy i ciepła). Wartość mechanicznego równoważnika ciepła to ilości pracy, jaką trzeba wykonać nad układem, aby uzyskać taki sam efekt cieplny, jak w wyniku dostarczenia układowi jednostkowej ilości ciepła. Inaczej jest to stosunek pracy W do równoważnej mu ilości ciepła Q.
Prawo Joule'a, zwane również prawem Joule'a – Lenza, pozwala wyznaczyć ilość ciepła, które wydziela się podczas przepływu prądu elektrycznego przez przewodnik elektryczny:
Ilość ciepła wydzielanego w czasie przepływu prądu elektrycznego przez przewodnik elektryczny jest wprost proporcjonalna do iloczynu oporu elektrycznego przewodnika, kwadratu natężenia prądu i czasu jego przepływu.
Zależność tę można wyrazić wzorem:
Q - ilość wydzielonego ciepła;
I - natężenie prądu elektrycznego;
R - opór elektryczny przewodnika;
t - czas przepływu prądu.
Prawo to jest wyrazem zasady zachowania energii w odniesieniu do przepływu prądu. Wynika z niego, że energia prądu elektrycznego zamienia się w energię wewnętrzną przewodnika.
źródła:
http://www.tapreis.republika.pl/dane/cieplohis.html#natura
http://www.wikipedia.pl
pracownia_fiz