Τι είναι η θερμότητα; Πώς γίνεται η μεταφορά θερμότητας; Ποιες είναι οι επιπτώσεις στην ύλη όταν μεταφέρονται θερμότητες από το ένα σώμα στο άλλο; Εδώ πρέπει να ξέρετε:
Ορισμός θερμότητας μεταφοράς
Η μεταφορά θερμότητας είναι μια διαδικασία με την οποία η εσωτερική ενέργεια από μια ουσία μεταφέρεται σε άλλη ουσία. Θερμοδυναμική είναι η μελέτη της μεταφοράς θερμότητας και των αλλαγών που προκύπτουν από αυτήν. Η κατανόηση της μεταφοράς θερμότητας είναι ζωτικής σημασίας για την ανάλυση του α θερμοδυναμική διαδικασία, όπως αυτές που λαμβάνουν χώρα σε μηχανές θερμότητας και αντλίες θερμότητας.
Μορφές μεταφοράς θερμότητας
Κάτω από την κινητική θεωρία, το εσωτερική ενέργεια μιας ουσίας δημιουργείται από την κίνηση μεμονωμένων ατόμων ή μορίων. Θερμότητα είναι η μορφή ενέργειας που μεταφέρει αυτή την ενέργεια από ένα σώμα ή σύστημα σε ένα άλλο. Αυτή η μεταφορά θερμότητας μπορεί να πραγματοποιηθεί με διάφορους τρόπους:
- Μεταβίβαση είναι όταν η θερμότητα ρέει μέσω θερμαινόμενου στερεού μέσω α θερμικό ρεύμα μετακινώντας μέσα από το υλικό. Μπορείτε να παρατηρήσετε την αγωγιμότητα κατά τη θέρμανση ενός στοιχείου καυστήρα σόμπα ή μιας ράβδου από μέταλλο, που πηγαίνει από κόκκινο ζεστό σε λευκό ζεστό.
- Μεταγωγή όταν θερμαίνονται τα σωματίδια μεταφέρουν θερμότητα σε άλλη ουσία, όπως το μαγείρεμα σε βραστό νερό.
- Ακτινοβολία είναι όταν η θερμότητα μεταφέρεται μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, όπως από τον ήλιο. Η ακτινοβολία μπορεί να μεταφέρει τη θερμότητα μέσα από κενό χώρο, ενώ οι άλλες δύο μέθοδοι απαιτούν κάποια μορφή επαφής ύλης-ουσίας για τη μεταφορά.
Για να αλληλεπιδράσουν δύο ουσίες, πρέπει να είναι μέσα θερμική επαφή ο ένας με τον άλλο. Εάν αφήσετε το φούρνο ανοιχτό ενώ είναι ενεργοποιημένο και στέκεστε μερικά πόδια μπροστά του, βρίσκεστε σε θερμική επαφή με το φούρνο και αισθάνεστε τη θερμότητα που μεταφέρει σε εσάς (μέσω μεταφοράς μέσω του αέρα).
Κανονικά, φυσικά, δεν αισθάνεστε τη θερμότητα από το φούρνο όταν είστε αρκετά μέτρα μακριά και αυτό συμβαίνει επειδή ο φούρνος έχει Θερμική μόνωση για να διατηρήσετε τη θερμότητα μέσα σε αυτό, αποτρέποντας έτσι τη θερμική επαφή με το εξωτερικό του φούρνου. Αυτό φυσικά δεν είναι τέλειο, οπότε αν στέκεστε κοντά σας, αισθάνεστε κάποια θερμότητα από το φούρνο.
Θερμική ισορροπία είναι όταν δύο στοιχεία που βρίσκονται σε θερμική επαφή δεν μεταφέρουν πλέον θερμότητα μεταξύ τους.
Επιδράσεις της μεταφοράς θερμότητας
Το βασικό αποτέλεσμα της μεταφοράς θερμότητας είναι ότι τα σωματίδια μιας ουσίας συγκρούονται με τα σωματίδια άλλης ουσίας. Η πιο ενεργητική ουσία τυπικά θα χάνει εσωτερική ενέργεια (δηλ. "Ψύχεται") ενώ η λιγότερο ενεργητική ουσία θα αποκτά εσωτερική ενέργεια (δηλαδή "θερμαίνει").
Το πιο εμφανές αποτέλεσμα αυτής της καθημερινής ζωής μας είναι μια μετάβαση φάσης, όπου μια ουσία αλλάζει από τη μια κατάσταση της ύλης σε ένα άλλο, όπως ως τήξη πάγου από ένα στερεό σε ένα υγρό καθώς απορροφά θερμότητα. Το νερό περιέχει περισσότερη εσωτερική ενέργεια (δηλ. τα μόρια του νερού κινούνται πιο γρήγορα) απ 'ότι στον πάγο.
Επιπλέον, πολλές ουσίες περνούν και από τις δύο θερμική διαστολή ή θερμική συστολή καθώς κερδίζουν και χάνουν την εσωτερική ενέργεια. Το νερό (και άλλα υγρά) επεκτείνεται συχνά καθώς παγώνει, κάτι που έχει ανακαλύψει όποιος έχει βάλει ένα ποτήρι με ένα καπάκι στην κατάψυξη για πολύ καιρό.
Θερμοχωρητικότητα
ο θερμοχωρητικότητα ενός αντικειμένου βοηθά να καθορίσετε πώς η θερμοκρασία του αντικειμένου ανταποκρίνεται στην απορρόφηση ή τη μετάδοση θερμότητας. Θερμοχωρητικότητα ορίζεται ως η μεταβολή της θερμότητας που διαιρείται με τη μεταβολή της θερμοκρασίας.
Νόμοι Θερμοδυναμικής
Η μεταφορά θερμότητας καθοδηγείται από ορισμένες βασικές αρχές που έχουν γίνει γνωστές ως νόμους της θερμοδυναμικής, που καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο η μεταφορά θερμότητας σχετίζεται με την εργασία που πραγματοποιείται από ένα σύστημα και θέτει ορισμένους περιορισμούς στο τι είναι δυνατό να επιτευχθεί ένα σύστημα.
Επεξεργάστηκε από Anne Marie Helmenstine, Ph. D.