Πώς απαιτείται η θερμική ενέργεια για τη δημιουργία του θερμού σώματος;
1. Μεταφορά ενέργειας:
* Conduction: Όταν δύο αντικείμενα διαφορετικών θερμοκρασιών βρίσκονται σε άμεση επαφή, η θερμική ενέργεια ρέει από το θερμότερο αντικείμενο στο ψυχρότερο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια στο θερμότερο αντικείμενο δονείται ταχύτερα και μεταφέρουν μέρος της κινητικής τους ενέργειας στα βραδύτερα κινούμενα μόρια στο ψυχρότερο αντικείμενο.
* CONVECTION: Αυτό συνεπάγεται την κίνηση υγρών (υγρά ή αέρια) λόγω διαφορών θερμοκρασίας. Τα θερμότερα υγρά είναι λιγότερο πυκνά και αυξάνονται, ενώ τα ψυχρότερα υγρά βυθίζονται. Αυτό δημιουργεί έναν κύκλο κίνησης που μεταφέρει θερμική ενέργεια.
* Ακτινοβολία: Όλα τα αντικείμενα εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, συμπεριλαμβανομένης της θερμότητας. Η ποσότητα εκπομπής ακτινοβολίας εξαρτάται από τη θερμοκρασία του αντικειμένου. Όταν ένα αντικείμενο απορροφά ακτινοβολία από άλλο αντικείμενο, κερδίζει θερμική ενέργεια.
2. Ειδική θερμική χωρητικότητα:
* Κάθε ουσία έχει μια συγκεκριμένη θερμική ικανότητα, η οποία είναι η ποσότητα θερμικής ενέργειας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 γραμμάρια αυτής της ουσίας κατά 1 βαθμό Κελσίου (ή 1 Kelvin). Το νερό έχει υψηλή ειδική θερμική χωρητικότητα, που σημαίνει ότι χρειάζεται πολλή ενέργεια για να αυξήσει τη θερμοκρασία του.
* Η ποσότητα θερμικής ενέργειας που απαιτείται για να ζεσταθεί ένα σώμα εξαρτάται από τη μάζα, τη συγκεκριμένη θερμική ικανότητα και την επιθυμητή αλλαγή θερμοκρασίας. Αυτή η σχέση εκφράζεται από την ακόλουθη εξίσωση:
q =mcΔt
Οπου:
* Q =θερμική ενέργεια (σε joules)
* m =μάζα του σώματος (σε γραμμάρια)
* C =Ειδική θερμική χωρητικότητα (σε joules ανά γραμμάριο ανά βαθμό Κελσίου)
* Δt =Αλλαγή της θερμοκρασίας (σε βαθμούς Κελσίου)
3. Εσωτερική αύξηση ενέργειας:
Καθώς ένα σώμα απορροφά τη θερμική ενέργεια, η εσωτερική του ενέργεια αυξάνεται. Αυτή η αυξημένη εσωτερική ενέργεια εκδηλώνεται ως:
* Αυξημένη κινητική ενέργεια των μορίων: Τα μόρια στο σώμα δονείται γρηγορότερα, οδηγώντας σε υψηλότερη θερμοκρασία.
* Αυξημένη δυναμική ενέργεια: Τα μόρια μπορεί να κινούνται περαιτέρω, οδηγώντας στην επέκταση του σώματος.
Συνοπτικά:
Η θερμική ενέργεια δημιουργείται με τη μεταφορά ενέργειας από ένα θερμότερο αντικείμενο ή σύστημα σε ένα ψυχρότερο μέσω αγωγιμότητας, μεταφοράς ή ακτινοβολίας. Η ποσότητα θερμικής ενέργειας που απαιτείται για να ζεσταθεί ένα σώμα εξαρτάται από τη μάζα, την ειδική θερμική ικανότητα και την επιθυμητή αλλαγή θερμοκρασίας. Η απορροφημένη θερμική ενέργεια αυξάνει την εσωτερική ενέργεια του σώματος, εκδηλώνοντας ως αυξημένη μοριακή κινητική και δυνητική ενέργεια.
