Механический эквивалент теплоты
Механический эквивалент теплоты показывает, какая механическая работа соответствует определённому количеству теплоты. Он выражает связь двух способов передачи энергии: работы и количества теплоты.
Исторически механический эквивалент теплоты использовали для перевода калорий в джоули: \(1\ \text{кал} \approx 4{,}2\ \text{Дж}\). Поэтому в старых задачах величину \(J\) могли выражать в джоулях на калорию. В Международной системе единиц и работа, и количество теплоты измеряются в джоулях, поэтому численное значение эквивалента при измерении обеих величин в СИ равно 1.
Формула
Из основной формулы можно получить \(Q=\frac{A}{J}\) и \(J=\frac{A}{Q}\). Если все величины заданы в СИ, используют равенство переданной энергии: \(A=Q\) по численному значению, поскольку обе величины измеряются в джоулях. Это частный случай закона сохранения энергии в тепловых процессах.
При трении механическая работа \(A=840\ \text{Дж}\) превратилась в тепло. Найдём количество теплоты: \(Q=A\), если используется СИ. Следовательно, \(Q=840\ \text{Дж}\). Если количество теплоты задано в калориях, применяют \(A=JQ\); например, \(200\ \text{кал}\approx 840\ \text{Дж}\).
Механический эквивалент теплоты — не теплоёмкость вещества. Теплоёмкость показывает, сколько теплоты нужно для изменения температуры тела, а эквивалент теплоты связывает теплоту с работой как формами энергии.
Какую работу нужно совершить, чтобы получить \(100\ \text{кал}\) теплоты?
Главное
- Механический эквивалент теплоты связывает работу \(A\) и количество теплоты \(Q\).
- Для перевода калорий в джоули используют \(A=JQ\), где \(J\approx4{,}2\ \text{Дж/кал}\).
- В СИ работа и теплота имеют одну единицу — джоуль; по численному значению \(A=Q\).