大多数人用“热”这个词来描述感觉温暖的东西,然而在科学中,热力学方程,尤其是热,被定义为两个系统之间通过动能的能量流动。这可以采取将能量从温暖物体转移到较冷物体的形式。更简单地说,热能,也称为热能或简单的热,通过粒子相互弹跳从一个位置传递到另一个位置。所有物质都含有热能,存在的热能越多,一个物体或区域就会越热。
热量和温度之间的区别很微妙,但非常重要。热是指系统(或物体)之间的能量传递,而温度是由单个系统(或物体)中包含的能量决定的。换句话说,热是能量,而温度是能量的量度。增加热量会增加身体的温度,而消除热量会降低温度,因此温度的变化是由于存在热量,或者相反,是由于缺少热量。
您可以通过在房间内放置温度计并测量环境空气温度来测量房间的温度。您可以通过打开空间加热器为房间供暖。当热量加到房间里时,温度升高。
粒子在更高的温度下有更多的能量,当能量从一个系统转移到另一个系统时,快速移动的粒子将与慢速移动的粒子碰撞。当它们碰撞时,速度较快的粒子会将其部分能量转移给速度较慢的粒子,这个过程将继续,直到所有粒子以相同的速率运行。这叫做热平衡。
热量的国际单位制是一种称为焦耳(J)的能量形式。热量通常也以卡路里(cal)来计量,卡路里被定义为“将一克水的温度从14.5摄氏度提高到15.5摄氏度所需的热量”。热量有时也以“英国热量单位”或Btu来计量。
在物理方程中,热传递量通常用符号Q表示。热传递可以用正数或负数表示。释放到周围环境中的热量记为负值(Q 0)。
有三种基本的传热方式:对流、传导和辐射。许多家庭是通过对流过程加热的,对流过程通过气体或液体传递热能。在家里,当空气被加热时,粒子获得热能,使它们移动得更快,从而使较冷的粒子升温。因为热空气的密度比冷空气低,所以它会上升。当较冷的空气下落时,它可以被吸入我们的加热系统,这将再次允许更快的粒子加热空气。这被认为是空气的循环流动,被称为对流。这些洋流环绕着我们的家园,为我们供暖。
传导过程是热能从一个固体传递到另一个固体,基本上是两个相互接触的物体。当我们在炉子上做饭时,我们可以看到一个例子。当我们把冷却锅放在热燃烧器上时,热能从燃烧器转移到锅上,锅反过来加热。
辐射是热量在没有分子的地方流动的过程,实际上是电磁能的一种形式。任何不直接连接就能感觉到热量的物品都是辐射能。你可以从太阳的热度中看到这一点,从几英尺远的篝火中散发出的热量,甚至是满屋子的人自然会比空屋子暖和,因为每个人的身体都在散发热量。
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