הגדרה ודוגמאות לאנרגיית חום

רוב האנשים משתמשים במילה חום כדי לתאר משהו שמרגיש חם, אולם במדע, משוואות תרמודינמיות, בפרט, חום מוגדר כזרם האנרגיה בין שתי מערכות באמצעות אנרגיה קינטית. זה יכול לקחת צורה של העברת אנרגיה מאובייקט חם לאובייקט קריר יותר. במילים פשוטות יותר, אנרגיית חום, הנקראת גם אנרגיה תרמית או פשוט חום, מועברת ממקום אחד למשנהו על ידי חלקיקים המקפצים זה לזה. כל החומר מכיל אנרגיית חום, וככל שיש יותר אנרגיית חום, פריט או אזור חמים יותר.

ההבחנה בין חום ל טמפרטורה עדין אך חשוב מאוד. חום מתייחס להעברת אנרגיה בין מערכות (או גופים), ואילו הטמפרטורה נקבעת על ידי האנרגיה הכלולה במערכת (או גוף יחיד). במילים אחרות, חום הוא אנרגיה ואילו הטמפרטורה היא מדד לאנרגיה. הוספת חום תעלה את טמפרטורת הגוף ואילו הסרת חום תוריד את הטמפרטורה, ולכן שינויים בטמפרטורה הם תוצאה של נוכחות של חום, או להפך, חוסר החום.

אתה יכול למדוד את הטמפרטורה של חדר על ידי הצבת מדחום בחדר ומדידת טמפרטורת האוויר הסביבה. אתה יכול להוסיף חום לחדר על ידי הדלקת תנור חלל. עם הוספת החום לחדר, הטמפרטורה עולה.

לחלקיקים יש יותר אנרגיה בטמפרטורות גבוהות יותר, וככל שאנרגיה זו תועבר ממערכת למערכת אחרת, החלקיקים הנעים במהירות יתנגשו עם חלקיקים הנעים לאט יותר. תוך כדי התנגשות החלקיק המהיר יותר יעביר חלק מהאנרגיה שלו לחלקיק האיטי יותר, והתהליך יימשך עד שכל החלקיקים יפעלו באותו קצב. זה נקרא שיווי משקל תרמי.

ה יחידת SI שכן חום הוא סוג של אנרגיה הנקראת ג'ול (J). חום נמדד לעיתים קרובות גם בקלוריות (קלוריות), המוגדרת כ"כמות החום הנדרשת כדי להעלות את הטמפרטורה של גרם מים אחד מ- 14.5 מעלות צלזיוס ל- 15.5 מעלות. צלזיוסחום נמדד לפעמים גם ב"יחידות תרמיות בריטיות "או Btu.

במשוואות פיזיות נקבע בדרך כלל כמות החום המועבר על ידי הסמל Q. העברת חום יכולה להיות מסומנת על ידי מספר חיובי או שלילי. חום שמשתחרר לסביבה כתוב ככמות שלילית (Q <0). כשנספג חום מהסביבה הוא כתוב כערך חיובי (Q> 0).

ישנן שלוש דרכים בסיסיות להעברת חום: הסעה, הולכה וקרינה. בתים רבים מחוממים בתהליך ההסעה, אשר מעביר אנרגיית חום דרך גזים או נוזלים. בבית, כאשר האוויר מחומם, החלקיקים צוברים אנרגיית חום המאפשרת להם לנוע מהר יותר, ומחממים את החלקיקים הקרים יותר. מכיוון שאוויר חם פחות צפוף מאוויר קר, הוא יעלה. עם נפילת האוויר הקריר יותר, הוא יכול להיכנס למערכות החימום שלנו אשר יאפשרו שוב לחלקיקים המהירים יותר לחמם את האוויר. זה נחשב לזרימת אוויר מעגלית ונקרא זרם הסעה. זרמים אלה מעגלים ומחממים את בתינו.

תהליך ההולכה הוא העברת אנרגיית חום ממוצק אחד למשנהו, בעיקרון, שני דברים הנוגעים ללב. אנו רואים דוגמה לכך ניתן לראות כאשר אנו מבשלים על הכיריים. כשאנחנו מניחים את התבנית הקרירה על המבער החם, מועברת אנרגיית החום מהצורב לתבנית, שבתורה מתחממת.

קרינה היא תהליך בו החום נע דרך מקומות בהם אין מולקולות, והוא למעשה סוג של אנרגיה אלקטרומגנטית. כל פריט שאפשר לחוש בחום שלו ללא חיבור ישיר הוא קרינת אנרגיה. אתה יכול לראות זאת בחום השמש, בתחושת החום היורדת מדורה שנמצאת כמה מטרים משם, ואפילו בתוך העובדה שחדרים מלאי אנשים באופן טבעי יהיו חמים יותר מחדרים ריקים מכיוון שגופו של כל אחד קורן חום.