Εάν η θερμότητα δεν μπορεί να ταξιδέψει μέσω του κενού, γιατί ο ήλιος αισθάνεται καυτός;
Η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας και ταξιδεύει μέσω της ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία είναι μια μορφή ενέργειας που δεν χρειάζεται μέσο για να ταξιδέψει, γι' αυτό η θερμότητα μπορεί να ταξιδέψει μέσω του κενού.
«Το εξωτερικό διάστημα είναι ένα σχεδόν τέλειο κενό. Λοιπόν, πώς ταξιδεύει η θερμότητα στο διάστημα;’
Πολλοί άνθρωποι μπερδεύονται με αυτή την ερώτηση. Με απλά λόγια, η θερμότητα χρειάζεται μέσο για να ταξιδέψει; Εάν πράγματι συμβαίνει, τότε πώς οι «ακτίνες θερμότητας» του ήλιου ταξιδεύουν μέσα από το κενό του διαστήματος πριν φτάσουν στη Γη;
Η απάντηση είναι πολύ απλή:η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας που απελευθερώνεται από τον ήλιο και ταξιδεύει μέσωακτινοβολίας , γι' αυτό ο ήλιος αισθάνεται ζεστός.
Τι είναι η θερμότητα;
Μάλλον φαίνεται πολύ ανόητη η ερώτηση, αλλά η έννοια της «θερμότητας» είναι κάτι πολύ περισσότερο από «κάτι που μετράει ένα θερμόμετρο» εάν πραγματικά σκάψετε βαθύτερα. Στην καθημερινή ορολογία, λέμε ότι κάτι εκπέμπει «θερμότητα» όταν αισθάνεται ζεστό στην αφή, ή μπορούμε να πούμε ότι ο αέρας «θερμαίνεται» από τις επιπτώσεις της υπερθέρμανσης του πλανήτη και ούτω καθεξής. Ωστόσο, τι είναι η «θερμότητα» στον πιο βασικό της ορισμό;
Ένα από τα πολλά παραδείγματα της καθημερινής ζωής εφαρμογής θερμότητας σε κάτι (Photo Credit :Shutterstock)
Η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας. Είναι η ενέργεια που διαθέτει ένα αντικείμενο λόγω της κίνησης των σωματιδίων που το αποτελούν. Αυτά τα σωματίδια κινούνται συνεχώς, χτυπούν και αναπηδούν το ένα από το άλλο (τα στερεά επιτρέπουν ελάχιστη κίνηση, ενώ τα αέρια επιτρέπουν τη μέγιστη κίνηση των συστατικών σωματιδίων). Όσο πιο γρήγορα αυτά τα σωματίδια κινούνται και χτυπούν το ένα το άλλο, τόσο πιο ζεστό γίνεται το εν λόγω αντικείμενο.
Όταν «θερμαίνετε» κάτι χρησιμοποιώντας έναν καυστήρα (ή οποιαδήποτε πηγή θερμότητας), αυτό που κάνετε είναι ουσιαστικά να αυξήσετε τη μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων της ουσίας, η οποία με τη σειρά της αυξάνει τη συνολική της θερμοκρασία.
Μεταφορά θερμότητας
Η θερμότητα μπορεί να μεταφερθεί με τρεις διαφορετικούς τρόπους:αγωγιμότητα, μεταφορά και ακτινοβολία.
Με βασικούς όρους, η αγωγιμότητα συμβαίνει όταν δύο σώματα βρίσκονται σε επαφή μεταξύ τους. Αυτή είναι η πιο σημαντική και κοινή μέθοδος μεταφοράς θερμότητας και συμβαίνει όταν τα γρήγορα κινούμενα ή δονούμενα σωματίδια αλληλεπιδρούν με σωματίδια ενός γειτονικού αντικειμένου και μεταφέρουν μέρος της ενέργειάς τους στο τελευταίο.
Από την άλλη πλευρά, η μεταφορά συμβαίνει όταν ένα θερμαινόμενο ρευστό (π.χ. αέρας, νερό κ.λπ.) απομακρύνεται από την πηγή θερμότητας και έρχεται σε επαφή με άλλες ουσίες, μεταφέροντας μέρος της ενέργειάς τους στη διαδικασία.
Υπάρχουν πολλά παραδείγματα μεταφοράς θερμότητας μέσω αγωγιμότητας και μεταφοράς, επομένως είναι εύκολο να υποθέσουμε λανθασμένα ότι αυτές είναι οι μόνες δύο μέθοδοι με τις οποίες μεταφέρεται θερμότητα.
Μεταφορά θερμότητας μέσω ακτινοβολίας
Η τρίτη μέθοδος μεταφοράς θερμότητας – αυτή που είναι υπεύθυνη για τη θέρμανση του πλανήτη και όλων σε αυτόν – είναι η ακτινοβολία. Στο διάστημα, δεν υπάρχουν σχεδόν καθόλου σωματίδια (καθιστώντας το σχεδόν τέλειο κενό), αλλά υπάρχει ακτινοβολία, η οποία μετατρέπεται σε θερμότητα όταν συγκρούεται με ένα αντικείμενο. Η ακτινοβολία είναι υπεύθυνη για τη θέρμανση όχι μόνο αντικειμένων που συνδέονται με τη Γη, αλλά και αντικειμένων που δεν είναι (φυσικά) προσκολλημένα στον πλανήτη μας, όπως ο ISS, το φεγγάρι και άλλα ουράνια σώματα.
Βλέπετε, ο λόγος που ο ήλιος «καίει» όλη την ώρα είναι ότι φιλοξενεί αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης επικών διαστάσεων. Αυτές οι αντιδράσεις, αρκετά προβλέψιμα, απελευθερώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας όλη την ώρα, η οποία στη συνέχεια απελευθερώνεται σε όλο τον ήλιο στο διάστημα μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Ο ήλιος εκπέμπει ακτινοβολία σε πολλά μήκη κύματος σε όλο το φάσμα ΗΜ, συμπεριλαμβανομένων των υπέρυθρων, των υπεριωδών ακτίνων και των ακτίνων Χ (Πηγή). Εκπέμπει επίσης ηλεκτρομαγνητικά κύματα στο ορατό εύρος του φάσματος, που είναι ο λόγος που μπορούμε να δούμε τον Ήλιο στην πρώτη θέση!
Τώρα, αν θυμάστε να διαβάσατε για τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα/ακτινοβολία στο μάθημα της φυσικής του γυμνασίου σας, τότε ίσως θυμηθείτε μια μοναδική αλήθεια για αυτά…
Ακριβώς! Τα κύματα ΗΜ δεν χρειάζονται μέσο για να διαδοθούν, που σημαίνει ότι ΜΠΟΡΟΥΝ να ταξιδεύουν μέσα από ένα κενό. Γι' αυτό δείτε τον ήλιο και νιώστε το «ηλιακό φως» στον πλανήτη μας. Η ακτινοβολία του ήλιου αποτελείται από μικρά, χωρίς μάζα πακέτα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια. Ταξιδεύουν απρόσκοπτα στο διάστημα. κάθε φορά που χτυπούν οποιοδήποτε αντικείμενο, το αντικείμενο απορροφά φωτόνια και η ενέργειά του αυξάνεται, η οποία στη συνέχεια το θερμαίνει.
Έτσι, αυτά τα φωτόνια ταξιδεύουν μέσα από ένα κενό χωρίς κανένα πρόβλημα, αλλά μόλις συγκρούονται με ένα αντικείμενο, όπως η Γη ή άλλα ουράνια σώματα, απορροφώνται και μεταδίδουν θερμική ενέργεια στο αντικείμενο υποδοχής κατά τη διαδικασία.
Επιπλέον, η ατμόσφαιρά μας κάνει πολύ καλή δουλειά κρατώντας τον πλανήτη ζεστό παγιδεύοντας το 50% της θερμικής ενέργειας του ήλιου που φτάνει στον πλανήτη και εμποδίζοντάς τον να διαφύγει πίσω στο διάστημα.
Η ατμόσφαιρα διατηρεί τον πλανήτη ζεστό αποτρέποντας τη διαφυγή της θερμικής ενέργειας στο διάστημα (Πιστωτική:Vadim Sadovski/Shutterstock)
Την επόμενη φορά που κάποιος θα σας ρωτήσει πώς μπορεί να ταξιδέψει η θερμότητα στο κενό του διαστήματος, απλώς να θυμάστε ότι δεν είναι η «θερμότητα» που ταξιδεύει μέσω του κενού, αλλά η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και η οποία δεν χρειάζεται μέσο για να διαδοθεί!
