Notranja energija in toplota


Toplota je del notranje energije snovi, ki se pretaka iz toplejših predelov snovi v hladnejše. Snov oddaja toploto na račun svoje notranje enrgije. Če snov toploto prejme, se ji poviša temperatura in s tem tudi notranja energija, če snov toploto odda, se ji notranja energija zmanjša.
Da snov z maso m segrejemo za določeno spremembo temperature DT, je potrebna toplota, ki se pretvori v notranjo energijo snovi: 
DWn=Q=mcDT
Specifična toplota snovi c, je toplota, ki je potrebna, da segrejemo 1kg snovi za 1K; njena enota je J/kgK.

Tabela 1: Specifične toplote različnih snovi:
snov  specifična toplota [J/kgK]
 voda 4200
 aluminij 880
 železo-surovo 500
 baker 390
 jeklo 460
 srebro 235
 svinec 130
 zlato 130

Poleg temperaturne spremembe snovi lahko nastopi pri segrevanju tudi sprememba agregatnega stanja:

  • taljenje - prehod iz trdnega v tekoče agregatno stanje
  • zmrzovanje - prehod iz tekočega v trdno agregatno stanje
  • izparevanje - prehod iz tekočega v plinasto agregatno stanje, pri temperaturi vrelišča
  • utekočinjanje (kondenzacija) - prehod iz plinastega v tekoče agregatno stanje

Za toploto, ki je potrebna za stalitev določene količine trdne snovi velja, da je toplota sorazmerna z maso snovi:
Q=qtm   

kjer je qt specifična talilna toplota, ki je odvisna od snovi. Specifična talilna toplota pove, koliko toplote rabimo, da stalimo 1kg snovi pri temperaturi tališča.


Podobno velja za toploto, ki je poterebna za izparitev določene tekoče snovi:
Q = qim qi je specifična izparilna toplota

Tabela 2: Specifične talilne in izparilne toplote: 
snov specifična talilna toplota [kJ/kg] specifična izparilna toplota [kJ/kg]
voda 334 2260
aluminij 322 -394 9220
železo 293 6300
srebro 88 2350
svinec 22,5 880

in tudi za sežig snovi:
Q = qsm      qs je specifična sežigna toplota

Tabela 3: Specifične sežigne toplote
snov specifična sežigna toplota [MJ/kg]
etilni alkohol 29,9
vodik 142
črni premog 33,5
les 16,7
bencin 46,5
kruh 10

primer
na osnovno naloge naprej