Nhiệt cho một cảm giác nóng, ấm , mát, lạnh. Nhiệt nóng có nhiệt độ cao (ví dụ như nước sôi). Nhiệt lạnh có nhiệt độ thấp (ví dụ nước đá) được tìm thấy từ các hiện tượng xảy ra trong tự nhiên khi có thay đổi nhiệt như [hậu/], Thời tiết, Mưa nắng ... .

Nhiệt từ Mặt trời cung cấp nguồn gốc cho sinh vật trên Trái Đất.

Nhiệt phát sinh từ nhiều nguồn như * Lửa * Mặt trời, * Đèn * Cọ xát giữa hai vật (quẹt que diêm với ống quẹt tạo ra lửa)

Tính chất sửa

  • Mọi vật đều có một nhiệt độ riêng được gọi là thân nhiệt
  • Nhiệt cho một cảm giác nóng, ấm , mát, lạnh cho thấy nhiệt mang theo năng lượng nhiệt
  • Nhiệt phát ra ánh sáng có màu sắc
  • Không có nhiệt di chuyển khi hai vật có cùng nhiệt độ . Khi có nhiệt di chuyển, nhiệt sẻ di chuyển từ nhiệt độ cao đến nhiệt độ thấp
  • Vật mỏng có màu tối hấp thụ nhiệt cao hơn vật dày có màu sáng (Quần áo mỏng màu đen mau khô hơn quần áo dày màu trắng)
  • Khi vật và nhiệt tương tác, vật sẻ thay đổi trạng thái của vật . phát ra ánh sáng thấy được và tạo ra phân rả vật chất

Nhiệt độ sửa

Nhiệt độ được dùng để cho biết mức độ nhiệt như sau . Nhiệt nóng có Nhiệt độ cao cho cảm giác nóng . Nhiệt ấm có Nhiệt độ trung bình cho cảm giác ấm . Nhiệt lạnh có Nhiệt độ thấp cho cảm giác lạnh . Nhiệt độ được đo bằng nhiệt kế. Nhiệt kế được hiệu chuẩn trong các thang nhiệt độ khác nhau mà trước đây đã sử dụng các điểm chuẩn và chất đo nhiệt khác nhau để định nghĩa.

Hệ thống đo lường nhiệt độ sửa

Thang đo nhiệt độ phổ biến nhất là thang đo Celsius (trước đây gọi là C, ký hiệu là °C), các thang đo Fahrenheit (ký hiệu là °F), và thang đo Kelvin (ký hiệu là K). Thang đo Kelvin chủ yếu sử dụng cho các mục đích khoa học của công ước của Hệ đơn vị quốc tế (SI).

Nhiệt độ C sửa

Nhiệt độ F sửa

Nhiệt độ K sửa

Hoán chuyển sửa

Các công thức đổi nhiệt độ
Đổi từ Sang Công thức
Fahrenheit Celsius °C = 5/9 (F – 32)
Celsius Fahrenheit °F = 9/5 C + 32
Celsius Kelvin K = C + 273,15
Kelvin Celsius °C = K - 273,15
Kelvin Fahrenheit °F= 9/5 (K – 273,15) + 32
Fahrenheit Kelvin K = 5/9 (F - 32) + 273,15

Nhiệt độ tiêu chuẩn sửa

Nhiệt độ tiêu chuẩn Định nghĩa Giá trị
Nhiệt độ không tuyệt đối 0oK
Nhiệt độ phòng 25oC
Nhiệt độ đông đặc 0oC
Nhiệt độ nung chảy 25oC
Nhiệt độ đong đặc 75oC*
Nhiệt độ bốc hơi 100oC

Nhiệt và vật sửa

Nhiệt điện sửa

Nhiệt phát sinh trong vật dẩn nhiệt khi vật tương tác với điện

Dẩn điện Hình Công thức
Điện trở     đúng cho Dẩn điện,
  đúng cho bán dẩn điện
 
Tụ điện    
Cuộn từ    
Cuộn từ    

Nhiệt điện từ sửa

Nhiệt tỏa vào môi trường xung quanh khi vật tương tác với điện sinh ra điện trường và từ trường

  ≈≈≈ ||   ≈≈≈==||   ≈≈≈e
Nhiệt điện từ Nhiệt Nhiệt quang Nhiệt điện
Lối mắc Cộng dây thẳng dẫn điện Cuộn tròn của N vòng tròn dẫn điện Cuộn tròn của N vòng tròn dẫn điện
với từ vật nằm trong các vòng quấn
Tần số thời gian      
Năng lực nhiệt
 

 

 
Hằng số C
 

 

 
Khối lượng/Lượng tử      
Động lượng
 

 

 
Bước sóng      

Nhiệt lửa sửa

Nhiệt truyền đại diện cho quá trình truyền nhiệt trên vật qua 3 giai đoạn Nhiệt cảm , Nhiệt dẩn và Nhiệt phóng xa . Nhiệt cảm đại diện cho khả năng hấp thụ nhiệt của vật khi có nhiệt truyền qua vật . Nhiệt dẩn cho biết khả năng dẩn nhiệt của vật đến mức cao nhứt . Nhiệt phóng xạ đại diện cho khả năng giải thoát nhiệt lượng trên mức dẩn nhiệt cao nhứt

Nhiệt cảm , f < fo sửa

Nhiệt truyền qua vật tạo ra thay đổi Nhiệt độ trên vật từ nhiệt đô   dến nhiệt độ   tạo ra thay đổi nhiệt trên vật   . Nhiệt lượng hấp thụ của vật tỉ lệ với Khối lượng , thay đổi nhiệt độ và khả năng hấp thụ nhiệt của vật

 
Nhiệt   Thay đổi nhiệt Nhiệt năng Hướng nhiệt đi
  =      
  >      
  >      

Nhiệt phóng xạ , f = fo sửa

Vật dẩn nhiệt đến mức cao nhứt ở tần số ngưởng   ở mức năng lượng lượng tử và phát ra ánh sáng thấy được có màu vàng

 
  . Ở  

Nhiệt phân rả , f > fo sửa

Trên tần số ngưởng   , vật không còn dẩn nhiệt . Năng lượng khác biệt giửa năng lượng nhiệt và năng lượng dẩn nhiệt cao nhứt được dùng vào việc giải thoát điện tử khỏi nguyên tử vật chất

 

Nhiệt và thay đổi trạng thái vật sửa

Tương tác nhiệt sửa

Tương tác giửa lửa (T1) và vật (T2)

Nhiệt   Thay đổi nhiệt Nhiệt năng Hướng nhiệt đi
  =      
  >      
  >      
Quá trình thay đổi trạng thái của vật sửa

Thí nghiệm cho thấy khi vật và lửa tương tác với nhau, vật có thay đổi trạng thái từ rắn sang lỏng sang khí do có thay đổi nhiệt độ trên vật

Rắn  
Lỏng    
Khí    
Dẻo


Quá trình thay đổi trạng thái Định nghỉa Nhiệt độ thay đổi trạng thái Nhiệt độ
Quá trình nóng chảy Quá trình vật chuyển đổi trạng thái từ rắn sang lỏng Nhiệt đô nóng chảy   .
Quá trình bốc hơi Quá trình vật chuyển đổi trạng thái từ lỏng sang khí Nhiệt đô bốc hơi  
Quá trình đông đặc Quá trình vật chuyển đổi trạng thái từ lỏng sang rắn Nhiệt đô đông đặc  
Phương trình thay đổi trạng thái của vật sửa

Sự biến đổi trạng thái của vật chất được được mô tả qua Phương trình trạng thái

 

Bao gồm cá phương trình dưới đây

Định luật công thức Ý nghỉa
Định luật Boyle (1662)   Áp lực và thể tích tỉ lệ nghịch với nhau
Định luật Charles (1787)  
Định luật Avogadro (1812)  
Định luật Benoît Paul Émile Clapeyron in (1834)  
Định luật Van der Waals (1873) khí lý tưởng (1834)  
Định luật áp lực từng phần của Dalton (1801)  

Nhiệt phóng xạ sửa

Nhiệt phóng xạ điện từ sửa
Nhiệt điện từ Nhiệt Nhiệt quang Nhiệt điện
Lối mắc   ≈≈≈   ≈≈≈==   ≈≈≈e
Cộng dây thẳng dẫn điện Cuộn tròn của N vòng tròn dẫn điện Cuộn tròn của N vòng tròn dẫn điện
với từ vật nằm trong các vòng quấn
Tần số thời gian      
Năng lực nhiệt
 

 

 
Hằng số C
 

 

 
Khối lượng/Lượng tử      
Động lượng
 

 

 
Bước sóng      
Nhiệt phóng xạ vật đen sửa

Phóng xạ vật đen là hiện tượng phóng xạ nhiệt (giải tỏa năng lượng nhiệt) của vật chất tối khi tương tác với nhiệt ở nhiệt độ cao trên nhiệt độ hấp thụ cao nhứt của vật


Planck biết rằng vật tối hấp thụ năng lượng nhiệt tốt nhứt . Planck thực hiện thí nghiệm trên vật tối và thấy rằng khi nhiệt độ tăng dần từ thấp đến cao

  • Cường độ nhiệt tăng theo tần số thời gian
  • Đỉnh sóng nhiệt ở bước sóng ngắn hơn
  • Phát ra ánh sáng màu theo trình tự từ Trắng , Đỏ , Vàng , Tím , và Đen
  



Nhiệt độ Màu Cường độ nhiệt Bước sóng
Lạnh Trắng Thấp Ngắn
Ấm Vàng Trung Trung
Nóng Đen Cao Dài


=Định luật Planck= sửa
 
Định luật Planck (minh họa bằng các đường cong màu) miêu tả chính xác bức xạ vật đen và giải quyết vấn đề "thảm họa cực tím" (đường màu đen).

Định luật Planck miêu tả bức xạ điện từ phát ra từ vật đen trong trạng thái cân bằng nhiệt ở một nhiệt độ xác định. Định luật đặt tên theo Max Planck, nhà vật lý đã nêu ra nó vào năm 1900. Định luật này là bước đi tiên phong đầu tiên của vật lý hiện đạicơ học lượng tử.

Đối với tần số Bản mẫu:Math, hoặc bước sóng Bản mẫu:Math, định luật Planck viết dưới dạng:

 

hoặc

 

Với

B ký hiệu của cường độ bức xạ (spectral radiance),
T là nhiệt độ tuyệt đối, kB là hằng số Boltzmann,
h là hằng số Planck, và c là tốc độ ánh sáng trong môi trường hoặc trong chân không.[1][2][3] Đơn vị SI của phương trình là W·sr−1·m−2·Hz−1 đối với Bν(T) và W·sr−1·m−3 đối với Bλ(T).

Định luật này cũng có thể biểu diễn theo cách khác, như số lượng photon phát ra tại một bước sóng xác định, hoặc mật độ năng lượng trong thể tích chứa bức xạ. Trong giới hạn đối với những tần số nhỏ (hay bước sóng dài), định luật Planck tương đương với định luật Rayleigh–Jeans, trong khi đối với những tần số lớn (bước sóng nhỏ) định luật này tương đương với xấp xỉ Wien hoặc định luật dịch chuyển Wien.

Max Planck đưa ra định luật vào năm 1900, với mục đích ban đầu để đo các hằng số bằng thực nghiệm, và sau đó ông chứng minh rằng, như định luật biểu diễn sự phân bố năng lượng, nó miêu tả duy nhất sự phân bố ổn định của bức xạ trong trạng thái cân bằng nhiệt.[4] Là định luật về sự phân bố năng lượng, nó là một trong các định luật về phân bố cân bằng nhiệt mà bao gồm phân bố Bose–Einstein, phân bố Fermi–Dirac và phân bố Maxwell–Boltzmann.

Định luật Wien sửa
 
Bức xạ vật đen như một hàm của bước sóng trong các nhiệt độ khác nhau. Mỗi đường cong nhiệt độ đạt cực đại ở một bước sóng khác nhau và định luật của Wien mô tả sự dịch chuyển của đỉnh đó.

Định luật dịch chuyển Wien nói rằng đường cong bức xạ của vật đen đối với các nhiệt độ khác nhau sẽ đạt cực đại ở các bước sóng khác nhau tỷ lệ nghịch với nhiệt độ. Sự dịch chuyển của giá trị cực đại đó là hệ quả trực tiếp của định luật bức xạ Planck, mô tả độ sáng của phổ của bức xạ vật đen là một hàm của bước sóng ở bất kỳ nhiệt độ nào. Tuy nhiên, Wilhelm Wien đã tìm ra định luật này vài năm trước khi Max Planck phát triển phương trình tổng quát hơn, và mô tả toàn bộ sự dịch chuyển của phổ bức xạ vật đen sang bước sóng ngắn hơn khi nhiệt độ tăng.

Định luật dịch chuyển của Wien phát biểu rằng bức xạ quang phổ của bức xạ vật đen trên mỗi bước sóng đơn vị, cực đại ở bước sóng λ max được cho bởi:

 

Trong đó

T là nhiệt độ tuyệt đối đo bằng kelvin.
b là hằng số tỷ lệ được gọi là hằng số dịch chuyển Wien, bằng 2897771955...×10−3 m⋅K,[1] hoặc để thu được bước sóng tính bằng micromet, b ≈ 2898 μm⋅K

Nếu đang xem xét mức phát xạ cơ thể đen trên mỗi tần số đơn vị hoặc trên mỗi băng thông tỷ lệ, thì phải sử dụng hằng số tỷ lệ khác nhau. Tuy nhiên, hình thức của định luật này vẫn giống nhau: bước sóng cực đại tỷ lệ nghịch với nhiệt độ và tần số cực đại tỷ lệ thuận với nhiệt độ.

Định luật dịch chuyển Wien có thể được gọi là "định luật Wien", một thuật ngữ cũng được sử dụng cho phương pháp tính gần đúng Wien.

Định luật Stefan–Boltzmann sửa
 
Đồ thị hàm tổng năng lượng vật đen phát ra   tỷ lệ với nhiệt độ nhiệt động của nó  . Đường màu xanh là tổng năng lượng tính theo xấp xỉ Wien,  

Định luật Stefan–Boltzmann mô tả năng lượng bức xạ từ một vật đen tương ứng nhiệt độ cho trước. Cụ thể, định luật Stefan-Boltzmann nói rằng tổng năng lượng bức xạ trên một đơn vị diện tích bề mặt của một vật đen qua tất cả các bước sóng trong một đơn vị thời gian,  , tỷ lệ thuận với lũy thừa bậc 4 của nhiệt độ nhiệt động của vật thể T:

 

Hệ số tỉ lệ σ, được gọi là hằng số Stefan-Boltzmann, nhận được từ những hằng số tự nhiên khác. Giá trị của nó là:

 

trong đó k là hằng số Boltzmann, h là hằng số Planck, và c là vận tốc ánh sáng trong chân không. Như vậy, tại 100°K thông lượng năng lượng là 5,67 W/m2, tại 1000°K là 56700 W/m2, v.v.


Bức xạ (oát trên mét vuông trên góc khối), được cho bởi công thức:

 

Vật thể mà không hấp thụ tất cả những bức xạ tới (còn được biết với tên vật xám) phát ra năng lượng tổng cộng ít hơn vật đen và được đặc trưng bởi độ phát xạ, emissivity,  :

 

Độ rọi bức xạ (khả năng bức xạ),  , có thứ nguyên của thông lượng năng lượng (năng lượng trên một đơn vị thời gian trên một đơn vị diên tích), và trong hệ đo lường SI là joule trên giây trên mét vuông, hoặc tương đương là oát trên mét vuông. Đơn vị SI của nhiệt độ tuyệt đối T là Kelvin,  là độ phát xạ của vật xám, nếu nó là vật đen tuyệt đối thì  . Trong trường hợp tổng quát hơn (thực tế), độ hấp thụ phụ thuộc vào bước sóng  .

Để tìm tổng công suất phát ra từ một vật thể, ta nhân với diện tích bề mặt của nó,  :

 

Những hạt có kích cỡ bước sóng hoặc một phần bước sóng,[1] siêu vật liệu,[2] và những cấu trúc nano khác không chịu giới hạn tia quang học và có thể là được thiết kế để mở rộng định luật Stefan-Boltzmann.

Nhiệt phóng xạ nguyên tố sửa

Phóng xạ alpha sửa

Phóng xạ alpha được tìm thấy từ Phóng xạ phân rả của vật chất phóng xạ như Uranium cho ra vật chất Thorium và luồng quang tuyến điện từ di chuyển ở vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng thấy được . Phóng xạ alpha có khả năng đi sâu vô vật và đi lệch hướng (hướng xuống theo hướng cực nam của nam châm) khi đi qua từ trường của nam châm


Phóng xạ nguyên tố Nguyên tố vật chất Công thức toán
Phóng xạ alpha Ur --> TH + phóng xạ alpha Phóng xạ alpha tạo ra luồng quang tuyến điện từ di chuyển ở vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng thấy được


 
 
 
 

Phóng xạ beta sửa

Phóng xạ alpha được tìm thấy từ Phóng xạ phân rả của vật chất đồng vị Carbon cho ra vật chất Nitrogen và luồng quang tuyến điện từ di chuyển ở vận tốc bằng vận tốc ánh sáng thấy được . Phóng xạ beta có khả năng đi sâu vô vật và đi lệch hướng khi đi qua từ trường của nam châm


Phóng xạ nguyên tố Nguyên tố vật chất Công thức
Phóng xạ beta C --> N + phóng xạ beta


Phóng xạ beta tạo ra luồng quang tuyến điện từ di chuyển ở vận tốc nhanh bằng vận tốc ánh sáng thấy được
 
 
 
 
 

Phóng xạ gamma sửa

Phóng xạ gamma được tìm thấy từ Phóng xạ phân rả của điện tử âm va chạm nhau tạo ra luồng quang tuyến điện từ di chuyển ở vận tốc bằng vận tốc ánh sáng thấy được . Phóng xạ gamma có khả năng đi sâu nhứt vô vật và đi lệch hướng (đi lệch hướng lên theo hướng cực bắc của nam châm) khi đi qua từ trường của nam châm


Phóng xạ phân rả Nguyên tử vật chất Công thức toán
Phóng xạ gamma e --> e + Phóng xạ gamma Phóng xạ beta tạo ra luồng quang tuyến điện từ di chuyển ở vận tốc nhanh bằng vận tốc ánh sáng thấy được
có khả năng đi sâu vô vật và đi lệch hướng lên khi đi qua nam châm từ


 
 
 
 
 
Phóng xạ gamma


Phóng xạ nguyên tố khi tương tác với vật có khả năng đi sâu vô vật . Phóng xạ alpha không có khả năng đi sâu vô vật . Phóng xạ beta có khả năng đi sâu vô vật . Phóng xạ gamma có khả năng đi sâu vô vật nhứt vài mm

 


Phóng xạ nguyên tố đi qua từ trường bị từ trường làm cho quang tuyến phóng xạ đi lệch hướng . Quang tuyến nhiệt của phóng xạ alpha đi lệch hướng xuống . Quang tuyến nhiệt của phóng xạ beta đi thẳng không lệch hướng . Quang tuyến nhiệt của phóng xạ gamma đi lệch hướng lên

 

Nhiệt phóng xạ nguyên tử sửa

Khi Điện tử âm đi ra khỏi nguyên tử điện sửa
 
 
 
Để có   ,  


Khi Điện tử âm đi vô trong nguyên tử điện sửa
 
 
 
 
 

Nhiệt phân rả sửa

Nhiệt phân rả nguyên tố phóng xạ sửa

Ur → Th + X


Nhiệt phân rả nguyên tố đồng vị sửa

C → N + Y


Nhiệt phân rả nguyên tử sửa

e
e

Ứng dụng sửa

Nhiệt được ứng dụng trong nhiều lãnh vực. Các công cụ đo lường nhiệt độ như Nhiệt kế. Công cụ điện nhiệt như Điện trở nhiệt. Các máy điện nhiệt như Máy sưởi, tủ lạnh, Máy điều hòa nhiệt độ...