熱物理学の章では、温度と熱の意味と、それらに適用される物理現象の種類を学びます。また、統計物理学と熱物理学の基礎についても理解できます。
熱と温度の研究
熱物理学の研究には、温度と熱の分析が含まれます。これは、温度の異なる 2 つの物体間で、より高温の物体からより低温の物体へ移動するエネルギー移動を表すために使用される用語です。
暖房は、熱と呼ばれる一種のエネルギーです。物体内部の分子運動によって発生するエネルギーです。オブジェクト内では、分子は静止していません。動きを観察することはできませんが、動き回り、ぶつかり合っています。
「温度」という用語は、分子あたりの動力学の平均エネルギーを示します。華氏または摂氏での測定に慣れているかもしれません。ただし、科学者の SI 測定値はケルビンになります。
物体の特性は、その温度、質量、および比熱容量によって異なります。比熱容量は、1 つの単位質量の温度を 1 度上昇させるのに必要なエネルギー量を測定します。材料が異なれば熱容量も異なり、特定の材料の比熱容量は通常、表の形式で示されます。
熱の移動
ある物体から次の物体への熱の移動は、3 つの方法で行われます。それらは:
伝導
熱伝導率という用語は、熱エネルギーが物質を通してどれだけ効率的に伝達されるか、またはどれだけ効率的に熱を伝達できるかを表します。熱伝導の程度は、材料の物理的特性と熱特性に依存します。
タイル張りの床の例を考えてみてください。カーペットよりも優れた導体です。それは感覚的に明らかです。タイルの上に足を置くと、じゅうたんの上に座っているときよりも早く熱が逃げます。これは、タイルが足の暖かさをより速く通過させるためです.
優れた熱伝導率を持つ物体は優れた導体になります。熱伝導率の低い物体は、優れた断熱材になる可能性があります。
対流
液体や気体などの流体内の分子のバルク運動による熱伝達のプロセスは、対流として知られています。流体の動きは、流体の暖かい部分と冷たい部分の密度の違いによるものです。この運動は対流と呼ばれます。領域間に赤外線差がある場合、対流流体運動は継続します。
放射線
電磁放射は、電磁波または光としてエネルギーを放出します。量子力学では、光は要素と波として記述できると述べています。それが光子として知られている粒子として見られているとしましょう。それが実際の波と見なされる場合、それは電磁波または光波として知られています。
光は波長によって分類されます。これはそのエネルギーに比例します。長波長の光は、短波長の光よりもエネルギーが小さくなります。波長のスペクトルは、多くの場合、ガンマ線、X 線、赤外線、紫外線、可視光、マイクロ波、電波に分けられます。
相変化
統計物理学と熱物理学の基礎により、材料に熱エネルギーが加えられると、材料は温度が膨張すると言えます。物質は、液体から固体、気体から液体、さらには気体からプラズマに変化する可能性があります。
相変化が起こる温度は、材料と圧力条件によって決まります。これは相図を使って調べることができます。
物質の相を変化させるために必要な電力量は、物質の潜在エネルギーに依存します。物質の潜熱は、物質の質量を液体から固体に変化させるのに必要なエネルギー量です。物質を気化させる潜熱とは、物質を液体から気体に変換するために必要なエネルギーを指します。
熱力学
熱物理学の研究は、最終的に熱力学の調査につながります。熱力学は、速度論と統計力学の理論を使用して熱システムの進化を調査する物理学の一部門です。 3 つの熱力学的法則が熱力学的プロセスを支配します。熱力学は、冷蔵庫、蒸気機関、ヒート ポンプ、および同様のデバイスが機能する方法を理解するのに役立ちます。
結論
簡単に言えば、熱物理学の章に関して言えば、それには熱の研究が含まれていると言えます。熱エネルギーとも呼ばれる「熱エネルギー」という用語は、分子の振動または運動による材料またはシステムのエネルギーを指します。元素の分子の動きが速ければ速いほど、より多くの熱エネルギーを保有します。
熱の伝達は身体を通しても発生する可能性があり、熱物理学でもこれについて議論されています。金属製の椅子の脚に触れると、木製の机よりも暖かく感じます。ただし、両方が同じ空間にあり、同じ部屋に長時間いる場合は、同じような温度になることがあります。これは、手が温度を測定していないためです。それらは熱伝達を測定するために使用されます。金属は非常に速く熱を伝導します。椅子の脚が机とまったく同じ温度であっても、椅子の脚に触れていると、手の熱はより早く失われます。
