תהליכי התפשטות חום. חקר התפשטות החום

לדבר על הנושא חוֹם זה עדיין יכול לבלבל עבור אנשים מסוימים. בתרמולוגיה חום קשור להעברת אנרגיה תרמית מגוף בטמפרטורה גבוהה יותר לגוף בטמפרטורה נמוכה יותר, כלומר חום הוא אנרגיה במעבר. להטמעה טובה יותר, בואו נלך לדוגמא הבאה:

בואו נדמיין שבמערכת מבודדת (למשל בתוך קופסת קלקר) הונחו שני חפצים. אובייקט A, בטמפרטורה של 200 מעלות צלזיוס; ואובייקט B, בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס. על פי חוק האפס של התרמודינמיקה, לאורך זמן הטמפרטורה של האובייקט A יורדת תוך כדי שטמפרטורת האובייקט B עולה, עד ששניהם מגיעים לאותה טמפרטורה, ונותרים בשיווי משקל תֶרמִי. האנרגיה שהועברה מאובייקט A לאובייקט B נקראת חום או אנרגיה תרמית.

מפת חשיבה: חום

* להורדת מפת החשיבה ב- PDF, לחץ כאן!

העברת חום

על מנת להחליף חום, יש להעביר אותו מאזור אחד לאחר דרך הגוף עצמו, או מגוף אחד לאחר. ישנם שלושה תהליכי העברת חום הנלמדים בתרמולוגיה, הם: הולכה, הסעה והקרנה. הקרנה היא התפשטותם של גלים אלקטרומגנטיים שאינם זקוקים למדיום להתפשטותם, בעוד כי הולכה והסעה הם תהליכי העברה הדורשים מדיום מהותי ל לְהָפִיץ.

נְהִיגָה

כשמביאים קשר עם שני גופים עם טמפרטורות שונות, מולקולות הגוף החם יותר, המתנגשות במולקולות של הגוף הקר יותר, מעבירות אליו אנרגיה. תהליך הולכת חום זה נקרא הולכה. במקרה של מתכות, בנוסף להעברת אנרגיה מאטום לאטום, יש העברת אנרגיה על ידי אלקטרונים חופשיים, כלומר האלקטרונים הם יותר הרחק מהגרעין ואשר קשורים בצורה חלשה יותר לגרעינים, ולכן האלקטרונים הללו, המתנגשים זה בזה ועם אטומים, מעבירים אנרגיה לא מעט קַלוּת. מסיבה זו, מתכת מוליכה חום בצורה יעילה יותר מחומרים אחרים.

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)

הולכת חום

כמו מתכת, נוזלים וגזים הם מוליכים טובים של חום. עם זאת, הם מעבירים חום בצורה אחרת. צורה זו נקראת הולכת חום. זהו תהליך המורכב מחלקים נעים של הנוזל בתוך הנוזל עצמו. לדוגמא, נבחן כלי המכיל מים בטמפרטורה התחלתית של 4 מעלות צלזיוס. אנו יודעים כי מים מעל 4 מעלות צלזיוס מתרחבים, ולכן כאשר אנו מכניסים את הכלי הזה מעל להבה, החלק של מתחת למים יתרחב, כאשר צפיפותו תפחת, וכך, על פי עקרון ארכימדס, יעלה. החלק הקר והצפוף ביותר יירד, ואז יווצר זרמי ההסעה. כדוגמה להסעה יש לנו את המקרר, עליו מקפיא. האוויר הקר נעשה צפוף יותר ויורד, האוויר למטה, חם יותר, עולה.

הַקרָנָה

אנו יכולים לומר כי הקרנה תרמית היא התהליך החשוב ביותר, שכן בלעדיה החיים על כדור הארץ יהיו כמעט בלתי אפשריים. על ידי קרינה החום שמשחררת השמש מגיע לכדור הארץ. גורם חשוב נוסף הוא שכל הגופים פולטים קרינה, כלומר הם פולטים גלים אלקטרומגנטית, שתכונותיה ועוצמתה תלויות בחומר ממנו עשוי הגוף מהטמפרטורה שלך. לכן, תהליך פליטת גלים אלקטרומגנטיים נקרא הקרנה. התרמוס הוא דוגמה טובה להקרנה תרמית. החלק הפנימי הוא בקבוק זכוכית עם קירות כפולים, שביניהם כמעט ואקום. זה מקשה על העברת חום על ידי הולכה. החלק הפנימי והחיצוני של הבקבוק מראים כדי למנוע העברת חום קורנת.

מאת דומיטיאנו מארקס
בוגר פיזיקה

* מפת חשיבה מאת רפאל הלרברוק
מאסטר בפיזיקה