Temperatura jest miarą średniej translacyjnej energii kinetycznej molekuł systemu. Ciepło jest powszechnie wyrażane w jednej z dwóch jednostek: kaloria, starsza jednostka metryczna, i brytyjska jednostka termiczna (Btu), angielska jednostka powszechnie używana w Stanach Zjednoczonych. Naukowcy wyrażają ciepło w kategoriach dżula, jednostki używanej dla wszystkich form energii.
Jak ciepło jest dodawane do substancji w stanie stałym, molekuły substancji zyskują energię kinetyczną i temperatura substancji wzrasta. Ilość ciepła potrzebna do podniesienia jednostki masy substancji o jeden stopień temperatury nazywana jest ciepłem właściwym substancji. Ze względu na sposób definiowania kalorii i Btu, ciepło właściwe dowolnej substancji jest takie samo w obu systemach pomiarowych. Na przykład, ciepło właściwe wody wynosi 1 kaloria na gram na stopień Celsjusza; tj. 1 kaloria ciepła jest potrzebna do podniesienia temperatury 1 grama wody o 1 stopień Celsjusza; jest to również 1 Btu na funt na stopień Fahrenheita.
Gdy ciało stałe osiąga pewną temperaturę, zmienia się w ciecz. Temperatura ta jest szczególną właściwością substancji i jest nazywana jej temperaturą topnienia. Podczas przemiany ciała stałego w ciecz nie następuje zmiana temperatury. Całe dodawane ciepło jest zamieniane na wewnętrzną energię potencjalną związaną ze stanem ciekłym. Ilość ciepła potrzebna do przekształcenia jednej jednostki masy substancji ze stanu stałego w ciekły nazywana jest ciepłem syntezy lub utajonym ciepłem syntezy danej substancji. Podobnie jak ciepło właściwe, ciepło utajone jest również właściwością danej substancji. Utajone ciepło syntezy dla przejścia lodu w wodę wynosi 80 kalorii na gram.
Po całkowitym przejściu substancji ze stanu stałego w ciekły, dalsze dodawanie ciepła ponownie powoduje wzrost temperatury aż do osiągnięcia punktu wrzenia, czyli szczególnej temperatury, w której dana substancja zmienia się z cieczy w gaz. Podczas przejścia ciecz-gaz temperatura pozostaje stała aż do zakończenia przemiany. Ciepło parowania, lub utajone ciepło parowania, jest ciepłem, które musi być dodane, aby przekształcić jedną jednostkę masy substancji z cieczy w gaz.
- Wstęp
- Miary ciepła
- Przekazywanie ciepła
- Badanie i analiza ciepła
- Bibliografia
.