Mod științific de definire a energiei termice
Majoritatea oamenilor folosesc cuvântul căldură pentru a descrie ceva care este cald la atingere, dar în știință, ecuațiile termodinamice, în special căldura, sunt definite ca fluxul de energie între două sisteme prin intermediul energiei cinetice. Aceasta poate lua forma transferului de energie de la un obiect cald la un obiect de răcire. Pur și simplu, energia termică, numită și sărind dintr-un loc în altul prin particule de energie termică sau căldură pur și simplu, este transferată una în cealaltă. Toată materia conține energie termică și cu cât este mai multă energie termică, cu atât un element sau o zonă va fi mai fierbinte.
Căldură și temperatură
Distincția dintre căldură și temperatură este subtilă, dar foarte importantă. Se referă la transferul de energie termică între sisteme (sau corpuri) în timp ce temperatura este determinată de energia conținută într-un sistem (sau corp) singular. Cu alte cuvinte, energia termică, în timp ce temperatura este o măsură a energiei. Căldura îi adaugă o temperatură corporală, în timp ce îndepărtarea căldurii va reduce temperatura, astfel încât schimbările de temperatură sunt rezultatul prezenței căldurii sau, dimpotrivă, a lipsei de căldură.
Puteți măsura temperatura unei camere plasând un termometru în cameră și măsurând temperatura aerului ambiant. Puteți adăuga căldură unei camere pornind un radiator. Pe măsură ce căldura este eliberată în cameră, temperatura crește.
Particulele au mai multă energie la temperaturi mai ridicate și, pe măsură ce această energie este transferată de la un sistem la altul, particulele în mișcare rapidă se vor ciocni cu particulele în mișcare mai lentă. Pe măsură ce se ciocnesc, particulele mai rapide își transferă o parte din energia lor către particulele mai lente și procesul continuă până când toate particulele funcționează la aceeași viteză. Aceasta se numește echilibru termic.
Unități termice
Unitatea SI pentru căldură este o formă de energie numită joule (J). Căldura este, de asemenea, adesea măsurată în calorii (CAL), care este definită ca „cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura unui gram de apă de la 14,5 grade Celsius la 15,5 grade Celsius.” Căldura este, de asemenea, utilizată uneori în „Unități termice britanice” sau Btu măsurate.
Semnați convenții pentru transferul de energie termică
În ecuațiile fizice, cantitatea de căldură transferată este de obicei notată cu simbolul Q. Transferul de căldură poate fi indicat fie printr-un număr pozitiv, fie negativ. Căldura eliberată în mediu este scrisă ca o cantitate negativă (Q atunci când căldura este absorbită din mediu este scrisă ca valoare pozitivă (Q> 0).
Modalități de transfer de căldură
Există trei moduri de bază de transfer de căldură: convecție, conducție și radiații. Multe case sunt încălzite prin procesul de convecție, care transferă energia termică prin gaze sau lichide. În casă, pe măsură ce aerul este încălzit, particulele câștigă energie termică, astfel încât acestea să se miște mai repede, încălzind particula de răcire. Deoarece aerul cald este mai puțin dens decât aerul rece, acesta va crește. Pe măsură ce aerul mai rece cade, acesta poate fi aspirat în sistemele noastre de încălzire, care la rândul lor pot folosi particulele mai rapide care încălzesc aerul. Acesta este considerat un flux circular de aer și se numește flux de convecție. Acești curenți ne înconjoară și ne încălzesc casele.
Procesul de conducere este transferul de energie termică de la un solid la altul, practic două lucruri pe care le atingi. Putem vedea un exemplu de a vedea când gătim pe aragaz. Când așezăm tigaia rece pe arzătorul fierbinte, energia termică este transferată din arzător în tigaie, care la rândul său se încălzește.
Radiația este un proces prin care căldura se mișcă prin locuri în care nu există molecule și este de fapt o formă de energie electromagnetică. Orice obiect a cărui căldură poate fi simțită fără conexiune directă radiază energie. Puteți vedea acest lucru în căldura soarelui, senzația de căldură provenind dintr-un foc de tabără aflat la câțiva metri distanță și, de asemenea, în faptul că camerele pline de oameni sunt în mod natural mai calde decât camerele goale, deoarece corpul fiecărei persoane este cald radiază.