Sasia e nxehtësisë

Mënyra e ndryshimit të energjisë së brendshme të trupit, gjatë së cilës nuk kryhet pune mekanike, quhet këmbim i nxehtësisë. Pjesa e energjisë së brendshme, që kalon nga një trup në tjetrin pa kryer punë mekanike quhet sasia e nxehtësisë. Nëse energjia e brendshme e një sistemi shënderrohet në energji të brendshme të një sistemi tjetër, themi se sistemi këmbeu energji. Këtë sasi të energjisë së këmbyer e quajmë nxehtësi. Kjo do të thotë se nxehtësia është energji. Themi së nxehtesia e që po e shënojmë me Q, paraqet vleren numerike të dhënjes ose marrjes së energjisë së brendshme të trupave në procesin e këmbimit. Në sistemin SI, njësia e nxehtësisë është Xhauli (J). Në të kaluarën është përdorur Kaloria, që shkurtimisht shenohet me cal (nga latin. calor-nxehtësi). Një kalori është ajo sasi e nxehtësisë që i duhet dhënë 1 kg ujë më qellim të ngrohjes së tij për 1°C (grade celcius).

Ligji

Ligji i ruajtjes së energjisë shpie deri te përfundimi se ky raport vlen si për masa të njëjta, njashtu edhe për masa të ndryshme. Me fjalë të tjera, thuhet se trupi, energjia e brendshme e të cilit është zvogëluar për $\,\Delta U$, do t'i japë rrethinës së tij sasi të nxehtësisë $\,Q$. Pra, sasia e nxehtësisë $\,Q$ është e barabartë me ndërrimin e energjisë së brendshme. Për trupin tjetër energjia e brendshme është rritur për $\,\Delta U$ dhe thuhet se ka marrë sasi të nxehtësisë $\,Q$. Shihet se sasia e nxehtësisë po paraqitet si vlerë numerike për energji të brendshme të dhënë apo të marrë në procese termike. Njësia për matje të sasisë së nxehtësisë është e njëjtë sikurse njësia për energji - xhauli (J).

Termokapaciteti i trupave

Nëse ndonjë trup nxehet nga temperatura t_1deri në temperaturën t_2, atëherë ai trup ka marrë sasi të nxehtësisë

Q = mc \ Delta t = mc (t_2 - t_1)

Konstantja, c varet nga natyra e trupit dhe quhet konstante specifike e nxehtësisë e trupit të dhënë. Pra, ajo madhësi është konstante vetëm për një trup, por e ndryshme për trupa të ndryshëm. Metalet e kanë nxehtësinë specifike shumë të vogël, lëngjet më të madhe, kurse uji më të madhen. Nxehtësi specifike c quhet ajo sasi e nxehtësisë e cila është e nevojshme që njësisë së masës së ndonjë trupi (1 kg) t'ia ndryshojë temperaturën për një njësi (1 K). Njësia e saj fitohet nga:

c = \ frac {Q}{m \Delta t},

që është

c (=) J/kg•K

Nëse kërkohet sasia e nxehtësisë e cila është e nevojshme t'i ngrisë tërë trupit temperaturën për 1 K, atëherë arrihet deri te përkufizimi i termokapacitetit të trupit, C

C= mc

ku , m është masa e trupit të dhënë. Përfundohet se nxehtësia specifike është termokapaciteti i njësisë së masës. Matjet kalorimetrike kryhen me kalorimetër. Këtu gjenden përgjigjet e pyetjeve të bëra në fillim. Trupat e ndryshëm japin atë sasi të nxehtësisë sa edhe kanë aftësi të pranojnë. Rëra nxehet menjëherë, meqenëse ka aftësi të pranojë krejt pak nxehtësi dhe ftohet menjëherë. Uji ka aftësi të pranojë maksimalisht nxehtësi dhe të ftohet ngadalë.

Ndërrimi i vëllimit me temperaturë == Kur ngritet temperatura e një trupi, rritet shpejtësia mesatare e molekulave përbërëse të tij, prandaj zmadhohet vëllimi i atij trupi. Kur temperatura e një trupi zbret, atëherë vëllimi i tij zvogëlohet, sepse zvogëlohet shpejtësia mesatare e molekulave. Pra, gjatë nxehjes trupat bymehen, ndërsa gjatë ftohjes tkurren. Një trup i ngurtë në një temperaturë të caktuar ka formë, përmasa lineare dhe vëllim të caktuar. Gjatë ngritjes së temperaturës së trupit të ngurtë zmadhohen përmasat lineare dhe vëllimi i tij. Eksperimentet tregojnë se trupat e përbërë nga materiet e ndryshme nuk bymehen njësoj. Për shembull hekuri bymehet më shumë se qelqi, por më pak se bakri. Prandaj, te trupat e ngurtë të një materie të caktuar përkufizohet koeficienti linear i bymimit termik të trupit, i cili paraqet herësin ndërmjet zgjatimit që pëson njësia e gjatësisë dhe ndryshimit të temperaturës.

Bymimi alpha

Në qoftë se një shkop me gjatësi $\,l_{0}$ dhe me temperaturë $\,t_{0}$ nxehet deri në temperaturën $\,t$, ai ndërron gjatësinë e tij në $\,l$, prandaj koeficienti i bymimit linear $\,\alpha$ do të jetë

$\,\alpha ={\frac {l-l_{0}}{l_{0}\cdot (t-t_{0})}}={\frac {\delta l}{l_{0}\cdot \delta t}},$

prej nga gjejmë:

$\,l=l_{0}{\begin{bmatrix}1+\alpha (t-t_{0})\end{bmatrix}}.$

Njësia e koeficientit linear është gradë $\,^{-1}$ dhe për shumicën e trupave të ngurtë e ka vlerën $\,10^{-5}$ gradë $\,^{-1}$.

Bymimi beta

Për ta cilësuar shkallën e bymimit vëllimore të trupave, përkufizohet madhësia e koeficientit vëllimore të bymimit $\,\beta$, ngjashëm, sikurse te bymimi linear i trupave të ngurtë. Koeficienti i bymimit vëllimor përkufizohet në formën

$\,\beta ={\frac {\delta V}{V_{0}\cdot \delta t}},$

prej nga gjendet:

$\,V_{t}=V_{0}{\begin{bmatrix}1+\beta (t-t_{0})\end{bmatrix}}$

Njësia e koeficientit të bymimit vëllimor është gradë $\,^{-}1$.

Shihe dhe këtë

• Temperatura