開いたままの熱いお茶は冷えますが、開いた周囲の冷たい飲み物の温度は正常になります。なぜそれが起こるのですか？冷たい飲み物が冷たくなったり、お茶が熱くなったりしなかったのはなぜですか?これらの質問に対する答えは、冷却速度が周囲と物体の温度差に比例するというニュートンの冷却の法則にあります。この曲線学習資料のプロットでは、トピックについて詳細に学習します。
熱伝達の概念
熱は温度の高いところから低いところに移動する傾向があります。これは、すべてのオブジェクトと物質が平衡状態に到達するように機能するためです。熱中症も同じです。
水の流れの例を考えてみましょう。 2 つのバケツ (1 つは水がいっぱいで、もう 1 つは水がほとんど入っていません) が接続されています。この場合、水は容量の多いバケツから容量の少ないバケツに向かって移動します。両方のバケットでボリュームがある程度になるまで続けます。
したがって、物体の熱についても同じことが起こります。高温域から低温域に移動して、同じになるまで。
ニュートンの冷却の法則
ニュートンは、体から失われる熱とその温度との関係を最初に決定しました。この法則では、熱損失率は、周囲とシステムとの間の温度差によって直接変化すると述べています。ニュートンの法則は数学的に次のように表すことができます:
m は質量、s は物質の比熱です。
したがって、方程式は、システムまたはオブジェクトの温度が時間とともに減少することを明確にします。
冷却曲線
冷却曲線は、時間に対する体温の関係を示すグラフです。曲線の傾きは、熱交換によって物体の状態が変化するため、温度の低下率を示します。
したがって、冷却曲線の傾きも物体の状態の変化を示します。したがって、冷却曲線は、グラフの相変化をマッピングするために使用される折れ線グラフです。
冷却曲線のプロット
冷却曲線は、体温と時間の関係を決定するためにプロットされます。
手順
実験のセットは上図の通りです。
熱量計は熱湯で満たされ、木製のふたで覆われています。
2 つの温度計が配置され、1 つは熱量計内に、もう 1 つは筐体内にあります。
温度計 (エンクロージャーの T_o) のマイナー リーディングを取得し、ストップ クロックを開始します。
熱量計で水をかき混ぜ続け、均一に冷却します。
体温計の測定値が著しく下がったら、時計を止めて測定値を書き留めます。
水をかき混ぜ続け、温度計の読みを記録します。最初は急激に温度が下がりますが、時間の経過とともに低下します。
温度が非常にゆっくりと下がったら、時計を止めて観測値を使用して計算します。
所見
実験の観察結果をメモ:
囲いの水に入れられた温度計の最小数 =____
熱量計に配置された温度計の最小数 =______
ストップウォッチの最小数 =______
計算表
冷却曲線のプロット
冷却曲線をプロットするために、y 軸に温度、x 軸に時間をとります。軸。
結果
冷却曲線から、最初は温度が急速に低下することが推測できます。その後、数分後に落下が遅くなり、最終的にはほぼ一定になることがわかります。したがって、これはニュートンの冷却の法則を証明しています。
冷却曲線の適用
冷却曲線は、科学や通常の日常生活で広く使用されています。それらのいくつかを以下に示します。
法医学研究所では、死体の温度と周囲の温度が考慮されます。犠牲者の死亡時間を決定するのに役立つ体温の低下率を計算します。
ニュートンの冷却の法則も、加熱された金属の温度を測定する際に重要な役割を果たします。鍛冶屋はこの法則の原理を利用して、温度計で測定するのが困難な金属の温度を決定できます。
アイスクリームを平均的な室温で屋外に保管すると溶けます。これは、熱が周囲からアイスクリームに伝わり始め、温度が上昇するためです。
この法律は、金属が冷えるまでの時間を決定するのにも役立ちます。
結論
冷却曲線のプロットに関するこの学習資料のメモを通じて、トピックを詳細に理解できます。冷却曲線は、熱交換がシステムと周囲の温度差に正比例するというニュートンの運動の法則を証明しています。ニュートンの冷却の法則と冷却曲線は、さまざまな業界で使用されています。
