A hő és a hőmérséklet

Miben különbözik és mi kapcsolja össze a hő és a hőmérséklet fogalmát? A hő mértékegysége az energiához és a munkához hasonlóan a joule (J). Világosan látszik, hogy a hő és a hőmérséklet különböző fogalmak. A hőközlés folyamatot ír le, a hőmérséklet állapotot jellemez, mértékegységeik különbözőek. A hőmennyiséget nem magával a hőmérséklettel, hanem a hőmérséklet megváltozásával lehet kapcsolatba hozni.

Azt kell vizsgálnunk, hogy milyen mértékű hőközlés szükséges ahhoz, hogy egy anyag hőmérsékletét megemeljük. A méréseket a legpontosabban folyadékokban, elektromos fűtőszál segítségével hajthatjuk végre, mert így minimálisra csökkenthetők a veszteségek. Ilyenkor a magas hőmérsékletű fűtőszál közöl hőt a folyadékkal, a fűtőszál viszont energiáját jól mérhető módon elektromos energiából szerzi, tehát jogos azt mondanunk, hogy a felhasznált elektromos energia megegyezik a hőmennyiséggel, ami a folyadékot melegíti.

A fajhő

A mérések azt mutatják, hogy a melegítéshez szükséges (Q) hő egyenesen arányos az anyag mennyiségével (tömegével) és a hőmérséklet megváltozásával (ΔT). Ha ugyanolyan anyagi minőségű testeket vizsgálunk, akkor a hányados minden esetben nagy pontossággal állandó lesz. Különböző anyagok esetén az állandó más és más értékű, tehát ezzel a hányadossal jellemezhetjük a vizsgált test anyagi minőségét:

A c hányados neve fajlagos hőkapacitás, amit szokás röviden fajhőnek is hívni. A fajhő azt mutatja meg, hogy egy anyag egységnyi tömegének hőmérsékletét 1°C-kal mekkora hőközléssel lehet megemelni, vagyis egy test felmelegítéséhez szükséges hőközlést így számíthatjuk ki
.

A fajhőmértékegysége:

.

Számos anyag fajlagos hőkapacitás (fajhő) értékét megtalálhatjuk például a "Függvénytáblázat"-ban.

Megállapíthatjuk, hogy a víz a fajhő szempontjából is különleges tulajdonságú, ugyanis a víz fajhője kiemelkedően nagy értékű. Ennek az a következménye, hogy a tengerek és a nagy tavak hatalmas mennyiségű termikus energiát képesek tárolni, ami az időjárásra is jelentős hatással van. Ezért a tengerek közelében enyhébbek a telek, mert a tenger télen fűti a környezetét. Nyáron viszont a felmelegedés mérsékeltebb, mert a tengerek ilyenkor sok hőt nyelnek el, tehát hűtik környezetüket.

Fajhő mérésre alkalmas mérőberendezés