Najważniejsze wzory: Przemiany energii w zjawiskach cieplnych:

• Wzór na I zasadę termodynamiki
• Wzór na energię potrzebną do ogrzania ciała
• Wzór na ciepło pobrane poczas topnienia
• Wzór na ciepło oddane podczas krzepnięcia
• Wzór na energię pobraną podczas parowania cieczy w temperaturze wrzenia
• Wzór na energię oddaną podczas skraplania pary

Energia wewnętrzna

Każde ciało posiada pewną energię wewnętrzną. Na tę formę energii składa się głównie energia kinetyczna poszczególnych cząsteczek związaną z  ich chaotycznym  ruchem  i energia potencjalnego oddziaływania cząsteczek.

Wzrost temperatury ciała jest związany ze wzrostem średniej energii kinetycznej cząsteczek.

I zasada termodynamiki:

Energię wewnętrzną możemy zmienić przez wykonanie nad ciałem pracy lub przekazanie ciepła.

\(\Delta E_w = W + Q \)

\(\Delta E_w \) – zmiana energii wewnętrznej
\(W \) – praca
\(Q \) – ciepło

Cieplny przepływ energii

Cieplny przepływ energii (ciepło) polega na przekazywaniu sobie energii między cząsteczkami ciała o wyższej temperaturze, a cząsteczkami ciała o niższej temperaturze. Przekazywanie ciepła trwa do chwili wyrównania temperatur.

Ciepło właściwe

Ciepłem właściwym nazywamy ilość energii potrzebnej do ogrzania 1 kg substancji o 1°C.

Energię potrzebną do ogrzania ciała o masie m obliczmy ze wzoru:

\(Q = m \cdot c \cdot \Delta t \)

\(Q \) – ciepło
\(m \) – masa
\(c \) – ciepło właściwe
\(\Delta t \) – zmiana temperatury

Ciepło właściwe wody wynosi około 4200 J/kg×°C.

Topnienie ciał krystalicznych

Topnienie ciał krystalicznych zachodzi w stałej temperaturze. Temperatura topnienia jest równa temperaturze krzepnięcia.

Ciało podczas topnienia pobiera, a podczas krzepnięcia oddaje energię do otoczenia.

Ciepło topnienia jest to ilość energii jaką należy dostarczyć do 1 kg substancji, aby stopić go w temperaturze topnienia.

Energię (ciepło) pobrane w czasie topnienia  (lub oddana w czasie krzepnięcia) obliczmy ze wzoru:

\(Q = m \cdot c_t \)

\(Q \) – energia (ciepło)
\(m \) – masa
\(c_t \) – ciepło topnienia

Parowanie i skraplanie

Podczas parowania ciecz pobiera energię z otoczenia. Podczas skraplania para oddaje energie pobraną w czasie parowania.

Ciepło parowania w temperaturze wrzenia jest to ilość energii jaką należy dostarczyć do  1 kg cieczy, aby zamienić ją na parę w temperaturze wrzenia.

Energia pobrana podczas parowania cieczy w temperaturze wrzenia (lub oddana podczas skraplania pary) wyraża się wzorem:

\(Q = m \cdot c_p \)

\(Q \) – energia (ciepło)
\(m \) – masa
\(c_t \) – ciepło parowania

Zasada bilansu cieplnego:

Jeżeli dwa ciała są izolowane cieplnie od otoczenia, to energia oddana przez ciało o wyższej temperaturze jest równa energii pobranej przez ciało o niższej temperaturze.