CALDURAÎn fizică, cantitatea de căldură, simbolizată prin Q, este energia transferată între un sistem termodinamic și mediul înconjurător, între două sisteme termodinamice sau între diferite părți ale aceluiași sistem termodinamic, în cursul unei transformări termodinamice în care parametrii externi rămân constanți. [1] Transferul de căldură are loc sub influența unei diferențe de temperatură. Principiul al doilea al termodinamicii stipulează că acest transfer se face de la sine doar de la temperatura mai înaltă la temperatura mai joasă.

Istoricul căldurii se pierde în negura vremurilor. O mare realizare a omului preistoric a fost utilizarea focului. Pentru explicarea fenomenelor termice în antichitate s-au dat explicații mitologice. Concepția despre natura căldurii a evoluat de la concepțiile mistice dinantichitate până la teoria moleculară de astăzi.

În secolul al XVII-lea s-a încercat explicarea arderii. În 1667, Johann Joachim Becher în cartea sa Physica Subterranea a făcut prima mențiune asupra a ceea ce va deveni teoria flogistonului. Flogistonul era o substanță fără culoare, miros, gust și masă, și care este eliberată în timpul arderii, reziduul fiind „forma adevărată” a substanței.

În 1738, Daniel Bernoulli în lucrarea Hydrodynamica propune ideea că gazele sunt formate dintr-un mare număr de particule în mișcare în toate direcțiile. Această idee va duce la teoria cinetică a gazelor.

În 1761, Joseph Black descoperă că în timpul topirii gheața absoarbe căldură fără a-și schimba temperatura. El consideră că căldura se combină cu particulele de gheață, devenind căldură latentă.

În 1770, Lavoisier explică arderea ca o combinare cu oxigenul. În lucrarea sa "Réflexions sur le phlogistique" (1783), Lavoisier arată că teoria flogistonului nu este consistentă cu experiențele și propune înlocuirea flogistonului cu un alt fluid, caloricul. Conform acestei teorii, cantitatea de caloric este constantă în univers și el trece de la corpurile mai calde la cele mai reci.

În 1780 se credea că frigul este dat de frigoric, un fluid similar caloricului. Pierre Prévost afirmă că frigul este urmarea lipsei de caloric.

Totuși, teoria caloricului a continuat să fie folosită. În 1824 Sadi Carnot în caretea sa Réflexions sur la Puissance Motrice du Feu s-a bazat pe ea în studiile sale privind ciclul Carnot. Din întâmplare (sau din fericire), concluziile sale n-au fost afectate de teoria caloricului.

Experiențele lui Joule (1842) și, independent, Mayer (1843) au arătat că din către Helmholtz a principiului conservării energiei în loc de conservarea căldurii.

În 1860, Clausius arată că teoria cinetică a gazelor poate fi o explicație a căldurii, energia internă a unei substanțe fiind asociată cu energia cinetică a moleculelor. Molecule cu energie cinetică mai mare corespund unei energii interne (deci unei temperaturi) mai mari, teorie acceptată și în zilele noastre.

În 1871 James Clerk Maxwell, în cartea sa Theory of Heat dă definiția modernă a căldurii, ca fiind energie în tranzit.

I.PROCESUL TERMIC

este trecerea unui sistem dintr-o stare termica in alta stare termica. Marimea ce masoara procesul termic se numeste caldura si se noteaza cu Q. SI=J. Coeficienti calorici sunt factorii de care depinde caldura. Acestia sunt-a)caldura specifica -b)capacitatea calorica a)Caldura specifica reprezinta cantitatea de caldura necesara unitatii de masa(kg.)dintr-un corp pentru a-si modifica temperatura cu un grad.Caldura specifica se noteaza cu c. c=Q/m T SI=J/kgc Caldura specifica este -sub presiune constanta-Cp -sub volum constant-Cv capa=4185J/kgK b)Capacitatea calorica reprezinta caldura necesara unui corp pentru a-si modifica temperatura cu un grad si se noteaza cu C. C=Q/ T SI=J/K sauJ/C Capacitatea calorica este o constanta care o gasim in tabele sau o calculam. Atat caldura specifica cat si capacitatea calorica sunt constante ce depind de natura materialului.

II.PROPAGAREA CALDURII

Caldura se propaga prin a)Conductie,adica propagarea caldurii din aproape in aproape,din molecula in molecula fara transport de substanta.Conductia este caracteristica corpurilor solide. Termoconductoarele sunt corpurile ce permit propagarea caldurii prin

conductie(metalele). Termoizolatoarele sunt corpurile ce nu permit propagarea caldurin prin conductie(vidul,apa,aerul). b)Convectie ,adica propagarea caldurii prin curenti ,care pot fi ascendenti si descendenti. c)Radiatie termica, adica propagarea caldurii prin raze. Prin radiatie se intelege propagarea calduri prin raze. Radiatia termica se poate propaga prin vid. Corpurile care nu permit propagarea calduri se numesc termoizolante. Un sistem format din mai multi pereti termoizolanti se numesc sistem adiabatic. Un sistem izolant adiabatic nu interactioneaza cu mediul inconjurator. Cel mai cunoscut sistem adiabatic se numeste termos,dar in laborator se foloseste calorimetrul.

III.CALORIMETRIA

se ocupa cu masurarea cantitatilor de caldura si a caldurilor specifice. La baza calorimetriei stau principiile a)principiul echilibrului termic b)principiul schimbului de caldura c)principiul transformarilor inverse a)Principiul echilibrului termic Doua corpuri cu temperaturi diferite ,daca sunt puse in contact intre ele are loc un transfer de caldura pana se stabileste echilibrul termic (pana la aceeasi temperatura). b) Cantitatea de caldura cedata este egala cu cantitatea de caldura primita,daca ele se afla intr-o incinta adiabatic (nu schimba caldura cu mediul inconjurator ). c)Principiul tranformarilor inverse Cantitatea de caldura pe care o cedeaza un corp la trecerea din starea A in starea B este egala cu cea pe care o primeste cand revine din starea B in starea A. Aparatul utilizat pentru efectuarea masuratorilor de cantitati de caldura si de caldura specialese numeste calorimetru. Calorimetru este un vas metalic sau din sticla. Ecuatia caloricaeste Q=Q1+Q2 Caldura specifica a unui corp este c=(m1c1+m2c2)(T-T1)/m(T2-T) Cantitatea de caldura Cantitatea de caldura este energia transmisa sau primita de un corp in timpul schimbului de caldura , care este egala cu variatiaenergiei interne( variatia energiei mecanice a particulelor in miscare dezordonata) Energia interna este suma tuturor energiilor cinetice si potentiale,care caracterizeaza particulele componente ale unui corp. Schimbul de caldura este procesul de variatie al energiei interne care are loc fara a se efectua un lucru mecanic. Cantitatea de caldura cedata /primita de un corp poate fi folosita pentru -riducarea temperaturi corpului -trecerea corpului dintr-o stare de agregare in alta -efectuarea unui lucru mecanic de caldura Caldura sensibila este cantitatea de caldura folosita pentru a ridica temperatura corpului. Caldura latenta este cantitatea de caldura folosita pentru a schimba starea deagregare a unui corp. Din experimente se constata ca: -in intrervale egale de timp temperatura variaza cu acelasi numar grade. Cantitatea de caldura este direct proportionala cu variatia temperaturi corpului. Q~ T -daca se schimba masa corpului si se repeta experimenul seconstata ca in acelasi interval de timp cantitatea de caldura variaza proportional cu masa. Q~m -daca masele corpurilor de natura diferita raman aceleasi se constata ca in acelasi interval de timp variatia temperaturi difera la diferite substante. Formula cantitati de caldura Q=mc T In S.I. cantitatea de caldura se masoara in unitati de energie,deci Joule(J).