Πώς ανταποκρίνονται διαφορετικά υλικά στη θερμότητα;
1. Αλλαγή θερμοκρασίας:
* Ειδική θερμική χωρητικότητα: Αυτό μετράει πόση θερμική ενέργεια χρειάζεται ένα υλικό για να απορροφήσει για να αυξήσει τη θερμοκρασία του κατά ένα ορισμένο ποσό. Τα υλικά με υψηλή ειδική θερμική χωρητικότητα, όπως το νερό, απαιτούν πολλή ενέργεια για να αλλάξουν τη θερμοκρασία. Υλικά με χαμηλή ειδική θερμική χωρητικότητα, όπως μέταλλα, ζεστάνετε και κρυώστε γρήγορα.
2. Αλλαγές φυσικής κατάστασης:
* Σημείο τήξης: Αυτή είναι η θερμοκρασία στην οποία ένα στερεό αλλάζει σε ένα υγρό.
* σημείο βρασμού: Αυτή είναι η θερμοκρασία στην οποία ένα υγρό αλλάζει σε ένα αέριο.
* εξάχνωση: Ορισμένες ουσίες μπορούν να μεταβαίνουν άμεσα από ένα στερεό σε αέριο (π.χ. ξηρό πάγο).
3. Θερμική επέκταση:
* Γραμμική επέκταση: Τα περισσότερα υλικά επεκτείνονται όταν θερμαίνονται και συστέλλονται όταν ψύχονται. Αυτή η επέκταση είναι γραμμική, που σημαίνει ότι εμφανίζεται σε μία διάσταση.
* επέκταση όγκου: Καθώς τα υλικά επεκτείνονται, αυξάνονται επίσης σε όγκο.
* Θερμική καταπόνηση: Εάν η επέκταση ή η συστολή είναι περιορισμένη, μπορεί να δημιουργήσει άγχος μέσα στο υλικό, ενδεχομένως να το προκαλέσει να σπάσει ή να σπάσει.
4. Θερμική αγωγιμότητα:
* καλοί αγωγοί: Υλικά όπως τα μέταλλα μεταφέρουν εύκολα τη θερμότητα μέσω αυτών. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα μεταλλικό κουτάλι ζεσταίνεται όταν σε ένα ζεστό υγρό.
* Κακοί αγωγοί (μονωτήρες): Υλικά όπως το ξύλο, το πλαστικό και ο αέρας είναι καλοί μονωτές, που σημαίνει ότι αντιστέκονται στη ροή της θερμότητας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο χρησιμοποιούμε μονωμένα υλικά στα σπίτια μας.
5. Μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας:
* Conduction: Μεταφορά θερμότητας μέσω άμεσης επαφής μεταξύ των μορίων.
* CONVECTION: Μεταφορά θερμότητας μέσω της κίνησης υγρών (υγρά ή αέρια).
* Ακτινοβολία: Μεταφορά θερμότητας μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, όπως η θερμότητα από τον ήλιο.
Παραδείγματα υλικών αποκρίσεων στη θερμότητα:
* μέταλλα: Αναπτύξτε σημαντικά όταν θερμαίνονται, καλοί αγωγοί, υψηλά σημεία τήξης.
* νερό: Υψηλή ειδική θερμική χωρητικότητα, επεκτείνεται όταν είναι κατεψυγμένο, καλός αγωγός θερμότητας.
* Ξύλο: Ο κακός αγωγός, η επέκταση και οι συμβάσεις με τις αλλαγές θερμοκρασίας.
* γυαλί: Ο καλός μονωτής, εύθραυστος όταν θερμαίνεται γρήγορα, μπορεί να καταστραφεί λόγω θερμικής πίεσης.
* καουτσούκ: Καλός μονωτήρας, εύκαμπτος, αλλάζει τη συνέπεια με τη θερμοκρασία.
Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα διαφορετικά υλικά ανταποκρίνονται στη θερμότητα είναι ζωτικής σημασίας σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένων:
* Μηχανική: Σχεδιασμός δομών και μηχανών που μπορούν να αντέξουν τις μεταβολές της θερμοκρασίας.
* Κατασκευή: Επιλέγοντας δομικά υλικά για μόνωση και αντοχή στη φωτιά.
* Κατασκευή: Έλεγχος θερμότητας σε βιομηχανικές διεργασίες.
* Χημεία: Μελετώντας χημικές αντιδράσεις που εμφανίζονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες.
Αυτή είναι μια σύντομη επισκόπηση του τρόπου με τον οποίο τα υλικά ανταποκρίνονται στη θερμότητα. Υπάρχουν πολλά περισσότερα για να μάθετε για τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ θερμότητας και ύλης.
