Količina toplote i unutrašnja energija

2. TOPLOTA
 Da bi promenili temperaturu tela
potrebno je telu dovesti neku energiju
da bi ga zagrejali ili uzeti energiju od
tela da bi ga ohladili.
 Energija koju dajemo telu ili uzimamo od
njega da bi mu promenili temperaturu
zove se toplotna energija ili toplota.
 Iznos toplote koje smo doveli telu ili
uzeli od njega zove se količina toplote.
 Količina toplote se obeležava slovom Q
, a osnovna jedinica mere kojom se
izražava je džul [J].
U prošlosti se količina
toplote izražavala u
kalorijama. 1 kalorija je
količina toplote koju je
potrebno dovesti 1
gramu vode da bi se
njena temperatura
povećala za 1 K (ili
1°C)

3. KOLIČINA TOPLOTE
Od čega sve zavisi koliku količinu toplote treba dovesti telu da bi
povećali njegovu temperaturu za neki iznos?
To zavisi od:
 Mase tela - više tolote je potrebno da zagrejete vodu za kuvanje
pasulja, nego za kuvanje kafe
 Osobina materijala od kojeg je napravljeno to telo – ako u
šolju vrelog čaja stavite kašičicu videćete da se metalna kašičica
mnogo brže zagrejala nego keramička šolja. Toplotene osobine
materijala se opisuju fizičkom veličinom koja se zove specifični
toplotni kapacitet, koja se obeležava slovom c.
 Od razlike krajnje i početne temperature – manja količina
toplote nam treba da zagrejemo nešto od 10 °C do 20 °C, nego
od 10 °C do 80 °C.

4. SPECIFIČNI TOPLOTNI KAPACITET
 Specifični toplotni kapacitet je jedna od veličina kojom se
opisuju toplotne karakteristike materijala. On se obležava
slovom c, a izražava se u ili .
 Brojna vrednost specifičnog toplotnog kapaciteta je isti bez
obzira koja se od navedenih jedinica koristi.
 Specifični toplotni kapacitet je brojno jednak količini toplote koju
je potrebno dovesti telu mase 1 kg da bi se njegova
temperatura povećala za 1 K (1°C)
 Specifični toplotni kapacitet se za različite materijale daje
tablično.
K
kg
J
 C
kg
J
°


5. TOPLOTNA RAZMENA
Prelazak toplote sa jednog na drugo telo zove se toplotna
razmena ili prenošenje toplote.
U spontanim procesima toplata uvek prelazi sa toplijeg na
hladnije telo.
Toplotna razmena može da se vrši na tri načina:
Provođenjem
Strujanjem i
Zračenjem.

6. AGREGATNA STANJA
Još u nižim razredima se uči da se supstanca može nalaziti u tri agregatna
stanja:
 Čvrstom
 Tečnom i
 Gasovitom.
U srednjoj školi se dodaje i četvrto agregatno stanje – plazma.
U kom agregatnom stanju će se nalaziti telo zavisi pre svega od
temperature.
Temperature na kojima telo menja agregatno stanje su karakteristične za
svaki materijal.
Za vodu: temperatura topljenja/očvršćavanja – 0°C
temperatura isparavanja/kondenzacije 100°C
Čvrsto Tečno Gasovito
T E M P E R A T U R A
Temperatura topljenja/očvršćavanja Temperatura isparavanja/kondenzacije

7. TOPLOTNA RAVNOTEŽA
 Razmena toplote između tela se svrši sve dok se temperature
tela ne izjednače i tada se kaže da se tela nalaze u stanju
toplotne ravnoteže.
 Tokom razmene toplote telo niže temperature T1 se zagreva, a
telo više temperature T2 se hladi i na kraju ovog procesa oba tela
imaju istu temperaturu T.
 Tokom razmene toplote, ako nema gubitaka pri prenosu količina
toplote koju preda toplije telo je jednaka količini toplote koju primi
hladnije telo:

8. BRAUNOVO KRETANJE
 Škotski biolog Braun pod mikroskopom je
posmatrao polenov prah u kapi vode. Vidio
je da se čestice polena kreću u svim
pravcima. Takvo haotično kretanje zove se
Braunovo kretanje.
 Definitivno objašnjenje Braunovog kretanja
je dao Albert Anjštaj 1905. godine i na taj
način je, osim objašnjenja ove pojave,
dokazao postojanje atoma.
 Po Ajnštajnu, molekuli vode se tokom svog
kratanja sudaraju sa česticama polenovog
praha što dovodi do njihovog haotičnog
kretanja.
Kretanje zrna
polena- putanja
Albert Ajnštajn

9. UNUTRAŠNJA ENERGIJA
 Atomi i molekuli tela nalaze se u neprestanom kretanju (što se
videlo u Braunovom eksperimentu) i međusobno deluju. Pošto se
atomi i molekuli tela kreću (iako telo kao celina ne mora da se
kreće) oni raspolažu nekom kinetičkom energijom, a pošto
međusobno deluju onda raspolažu i potencijalnom energijom (koja
nije gravitaciona, nego električna).
 Zbir kinetičkih i potencijlnih energija svih atoma i molekula koji čine
telo predstavlja unutrašnju energiju.
 Unutrašnja energija se obeležava slovom U, a jedinaca mere
kojom se izražava je džul [J].
 U tečnostima i gasovima, koji se jednim imenom zovu fluidi,
potencijalna energija delovanja atoma i molekula je zanemarljivo
mala, pa je unutrašnja energija jednaka zbiru kinetičkih energija
atoma i molekula fluida.

10. UNUTRAŠNJA ENERGIJA I TEMPERATURA
 Kada telu dovedemo toplotnu energiju ona prelazi u kinetičku energiju
atoma i molekula tela što dovodi do povećanja unutrašnje energije tela.
 Usled povećanja kinetičke energije, atomi i molekuli počinju da se kreću
brže tj. povećava im se brzina kretanja.
 Sa druge strane, dovođenjem toplotne energije telu njegova temperatura
se povećava, pa možemo da zaključimo:
Temperatura je srazmerna unutrašnjoj energiji tela.
T~U
 To znači da kada zagrevamo neko telo mi povećavamo brzinu njegovih
atoma i molekula, a kada ga hladimo, mi smanjujemo njihovu brzinu

11. APSOLUTNA NULA
 Već smo rekli da je apsolutna nula najniža moguća
temperatura u prirodi i da iznosi 0 K ili -273,15 °C.
 Do ove vrednosti Kelvin je došao računskim putem.
 Šta se dešava sa brzinom tela pri njegovom
hlađenju?
 Pri hlađenju tj.smanjivanju temperature tela brzina
njegovih atoma i molekula tela se smanjuje. Što više
hladimo telo njegovi atomi i molekuli se sporije kreću.
Pri određenoj vrednosti temperature njihova brzina je
0 m/s i oni ne mogu dalje da usporavaju. Ta vrednost
temperature predstavlja apsolutnu nulu.