הגדרת חום, מוליכות תרמית, קיבול חום

חומר: הגדרת חום, מוליכות תרמית, קיבול חום

האם שתיתם פעם תה קר, חלב קר, סירופ קר וכו'? ובכן, כשמכינים תה קר, בדרך כלל מערבבים מים חמים או חמימים בכוס עם קוביות קרח. למים חמים או מים חמימים יש טמפרטורה גבוהה יותר, בעוד שלקוביות קרח יש טמפרטורה נמוכה יותר. לאחר מגע למשך זמן מה, תערובת קוביות הקרח והתה החם הופכת לתה קר (תערובת קוביות הקרח והתה החם מגיעה לאותה טמפרטורה). אותו תהליך מתרחש כאשר מערבבים מים חמים עם מים קרים. לאחר מגע, המים החמים והמים הקרים הופכים למים חמימים (תערובת המים החמים והמים הקרים מגיעה לאותה טמפרטורה). מדוע חפצים אלה יכולים להגיע לאותה טמפרטורה לאחר מגע?

הגדרת חום

כאשר עצמים בעלי טמפרטורות שונות באים במגע זה עם זה, מתרחשת העברת חום, המכונה לעתים קרובות חום, מהעצם בעל הטמפרטורה הגבוהה יותר לעצם בעל הטמפרטורה הנמוכה יותר. העברת חום זו נעצרת ברגע שהעצמים הנמצאים במגע מגיעים לאותה טמפרטורה. לדוגמה, אם אנו מערבבים מים חמים עם מים קרים, חום בדרך כלל עובר מהמים החמים למים הקרים. כאשר אנו מכניסים מגהץ חם למים קרים, חום עובר מהמגהץ החם יותר למים. זרימת החום נעצרת ברגע שהמגהץ והמים מגיעים לאותה טמפרטורה. כאשר רופא או אחות מחברים מדחום לגוף, חום עובר מגופך למדחום. העברת חום זו נעצרת ברגע שגופך והמדחום מגיעים לאותה טמפרטורה. אם המדחום בו נעשה שימוש הוא מדחום כספית, כאשר גופך והמדחום מגיעים לאותה טמפרטורה, פני השטח של הכספית מפסיקים לנוע. המספר המוצג על פני השטח של הכספית הוא טמפרטורת הגוף שלך באותו זמן.

באופן טבעי, חום עובר באופן טבעי מחפצים בעלי טמפרטורה גבוהה לחפצים בעלי טמפרטורה נמוכה. העברת חום נוטה להשוות את הטמפרטורות של חפצים הנמצאים במגע זה עם זה. במאה ה-18, פיזיקאים חשדו שזרימת החום היא תנועה של נוזל, סוג בלתי נראה של נוזל (נוזלים הם חומרים שיכולים לזרום. נוזלים כוללים נוזלים וגזים. מים (נוזל) הם נוזל משום שהם יכולים לזרום. אוויר הוא גם נוזל משום שהוא יכול לזרום). נוזל זה נקרא קלורי . תורת הקלורית אינה בשימוש עוד משום שעל סמך תוצאות ניסוייות, לא ניתן להוכיח את קיומה של קלורית זו.

במאה ה-19, פיזיקאי אנגלי בשם ג'יימס פרסקוט ג'ול (1818-1889) חקר כיצד לחמם מים במיכל באמצעות גלגל ערבוב. בהתבסס על תוצאות הניסוי שלו, ג'ול ערך השוואה למים המחוממים על ידי אש. כאשר להבה ומיכל המכיל מים באים במגע, חום עובר מהאש (טמפרטורה גבוהה) למים (טמפרטורה נמוכה). לאחר ביצוע השוואה בין העלייה בטמפרטורת המים עקב מגע עם האש לבין העלייה בטמפרטורת המים עקב העבודה שמבצע המערבל, ג'ול הסיק שחום הוא אנרגיה שנעה מעצם בטמפרטורה גבוהה לעצם בטמפרטורה נמוכה. חום אינו אנרגיה (חום אינו סוג ספציפי של אנרגיה, כמו אנרגיה קינטית, אנרגיה פוטנציאלית, אנרגיה כימית וכו') . חום הוא אנרגיה שנעה עקב הפרשי טמפרטורה . לכן, כאשר חום זורם מעצם בטמפרטורה גבוהה לעצם בטמפרטורה נמוכה, אנרגיה נעה למעשה מהעצם בטמפרטורה גבוהה לעצם בטמפרטורה נמוכה. העברת האנרגיה נעצרת ברגע שהעצמים הנמצאים במגע מגיעים לאותה טמפרטורה או שיווי משקל תרמי.

מוליכות תרמית

מדוע רוב כלי הבישול עשויים מאלומיניום? נניח שיד שמאל אוחזת בחתיכת מתכת ויד ימין אוחזת בזכוכית, ואז אתם נוגעים במתכת ובזכוכית בלהבה. האם יד שמאל או ימין שלכם תרגישו את החום מהר יותר? שאלות אלו, ואולי אחרות שאתם עשויים לשאול, קשורות למוליכות תרמית של עצם. מוליכות תרמית של עצם היא יכולתו... העברת חום דרך העצם. עצמים בעלי מוליכות תרמית גבוהה (k) הם מוליכים חוֹם yang baik (konduktor termal yang baik). Sebaliknya, benda yang memiliki konduktivitas termal kecil merupakan penghantar kalor yang buruk (konduktor termal yang buruk).

קיבולת חום

קיבול חום (C) הוא כמות החום הנדרשת כדי להעלות את הטמפרטורה של גוף שלם במעלה אחת. הנוסחה לקיבול חום היא:

C = mc

Keterangan : C = kapasitas kalor, m = massa benda, c = חום סגולי לְהִתְנַגֵד.