Die Temperatur ist ein Maß für die durchschnittliche translatorische Bewegungsenergie der Moleküle eines Systems. Wärme wird üblicherweise in zwei Einheiten ausgedrückt: die Kalorie, eine ältere metrische Einheit, und die britische Wärmeeinheit (Btu), eine in den Vereinigten Staaten gebräuchliche englische Einheit. Wissenschaftler drücken Wärme in Joule aus, einer Einheit, die für alle Formen von Energie verwendet wird.
Wenn einer Substanz im festen Zustand Wärme zugeführt wird, gewinnen die Moleküle der Substanz an kinetischer Energie und die Temperatur der Substanz steigt. Die Wärmemenge, die benötigt wird, um eine Masseneinheit des Stoffes um ein Grad zu erwärmen, nennt man die spezifische Wärme des Stoffes. Aufgrund der Definition von Kalorie und Btu ist die spezifische Wärme eines Stoffes in beiden Maßsystemen gleich. Zum Beispiel beträgt die spezifische Wärme von Wasser 1 Kalorie pro Gramm pro Grad Celsius, d. h. 1 Kalorie Wärme ist erforderlich, um die Temperatur von 1 Gramm Wasser um 1 Grad Celsius zu erhöhen; sie beträgt auch 1 Btu pro Pfund pro Grad Fahrenheit.
Wenn ein Feststoff eine bestimmte Temperatur erreicht, wird er flüssig. Diese Temperatur ist eine besondere Eigenschaft des Stoffes und wird Schmelzpunkt genannt. Während des Übergangs von fest zu flüssig findet keine Temperaturänderung statt. Die gesamte zugeführte Wärme wird in die mit dem flüssigen Zustand verbundene interne potenzielle Energie umgewandelt. Die Wärmemenge, die benötigt wird, um eine Masseneinheit eines Stoffes von einem festen in einen flüssigen Zustand umzuwandeln, wird als Schmelzwärme oder latente Schmelzwärme des Stoffes bezeichnet. Wie die spezifische Wärme ist auch die latente Wärme eine Eigenschaft des jeweiligen Stoffes. Die latente Schmelzwärme für den Übergang von Eis zu Wasser beträgt 80 Kalorien pro Gramm.
Nach der vollständigen Umwandlung eines Stoffes von einem Feststoff in eine Flüssigkeit steigt die Temperatur durch weitere Wärmezufuhr wieder an, bis sie den Siedepunkt erreicht, die Temperatur, bei der der betreffende Stoff von einer Flüssigkeit in ein Gas übergeht. Während des Übergangs von Flüssigkeit zu Gas bleibt die Temperatur konstant, bis die Umwandlung abgeschlossen ist. Die Verdampfungswärme oder latente Verdampfungswärme ist die Wärme, die zugeführt werden muss, um eine Masseneinheit des Stoffes von einer Flüssigkeit in ein Gas umzuwandeln.
- Einleitung
- Wärmemessungen
- Wärmeübertragung
- Untersuchung und Analyse der Wärme
- Literaturverzeichnis