Paineen, lämpötilan ja lämpökapasiteetin mittaaminen

Kun olet tutustunut fysiikan perusteisiin täällä, saatat haluta tietää lisää fysiikan yksiköistä, joita käytetään aineen eri ominaisuuksien mittaamiseen. Tämä voi olla erittäin hyödyllistä paineilmaa käsiteltäessä. Tässä artikkelissa selitämme paineen, lämpötilan ja lämpökapasiteetin mittauksen perusteet.

Mitä paine on ja miten sitä mitataan?

Merenpinnasta ilmakehän reunaan kulkevan ilmapylvään neliösenttimetrin suuruinen voima on noin 10,13 N. Siksi absoluuttinen ilmanpaine merenpinnan tasolla on noin 10,13 x 104 N neliömetriä kohden, mikä vastaa 10,13 x 104 Pa (pascal, paineen SI-yksikkö). Ilmaistaan toisella yleisesti käytetyllä yksiköllä: 1 bar = 1 x 105 Pa. Mitä korkeammalla (tai matalammalla) olet merenpinnan yläpuolella, sitä matalampi (tai korkeampi) on ilmanpaine.

Miten lämpötila mitataan?

Kaasun lämpötilaa on vaikeampi määritellä selkeästi. Lämpötila mittaa molekyylien kineettistä energiaa. Mitä korkeampi lämpötila on, sitä nopeammin molekyylit liikkuvat, ja absoluuttisessa nollalämpötilassa liike lakkaa kokonaan. Kelvin-asteikko (K) perustuu tähän ilmiöön, mutta muutoin se on asteikkona sama kuin Celsius-asteikko (C): T = t + 273,2 T = absoluuttinen lämpötila (K) t = Celsius-asteikko c°

Miten lämpökapasiteetti mitataan?

Lämpö on energian muoto, joka ilmenee aineen epäjärjestyksessä liikkuvien molekyylien kineettisenä energiana. Esineen lämpökapasiteetti (kutsutaan myös lämpökapasiteetiksi) viittaa lämpömäärään, joka tarvitaan lämpötilan yksikkömuutoksen (1K) tuottamiseen, ja se ilmaistaan J/K:na. Yleisemmin käytetään aineen ominaislämpöä tai ominaislämpökapasiteettia, joka viittaa lämpömäärään, joka tarvitaan lämpötilan yksikkömuutoksen (1K) tuottamiseen aineen massayksikköön (1 kg). cp = ominaislämpö vakiopaineessa CV = ominaislämpö vakiotilavuudessa Cp = molaarinen ominaislämpö vakiopaineessa CV = molaarinen ominaislämpö vakiotilavuudessa Ominaislämpö vakiopaineessa on aina suurempi kuin ominaislämpö vakiotilavuudessa. Aineen ominaislämpö ei ole vakio, vaan se yleensä nousee lämpötilan noustessa. Käytännön tarkoituksiin voidaan käyttää keskiarvoa. Nesteiden ja kiinteiden aineiden osalta cp ≈ cV ≈ c. Massavirtauksen (m) lämmittäminen lämpötilasta t1 lämpötilaan t2 edellyttää seuraavaa: P = m x c x (T2 -T1) P = lämpöteho (W) m= massavirtaus (kg/s) c = ominaislämpö (J/kg x K) T = lämpötila (K)

Selitys sille, miksi cp on suurempi kuin cV, liittyy laajenemistyöhön, jonka kaasu joutuu tekemään vakiopaineessa. Cp:n ja cV:n välistä suhdetta kutsutaan isentrooppiseksi eksponentiksi tai adiabaattiseksi eksponentiksi, K, ja se on funktiona aineen molekyylien atomien määrästä.