יתכן ששמת לב שאם תשאיר את החלב שלך חם על השולחן, לאחר זמן מה, הוא יהיה חם. מצד שני, אם תשאירו כוס סודה קרה לנוח, היא תהיה חמה, נכון?! למה זה קורה? מדוע דברים קרים מתחממים ודברים חמים מתקררים?
נו, הטמפרטורה משתנה, החום ו הקור הן תופעות של ימינו הנלמדות על ידי מדע המכונה תֶרמוֹדִינָמִיקָה. מילה זו באה מהשפה היוונית, ואם נחלק אותה, יש לנו את הדברים הבאים:
טווח אומר "חוֹם"
דִינָמִיקָהאומר "תְנוּעָה"
אז, בפשטות, תרמודינמיקה חוקרת את "תנועת חום".
מחלב וסודה עשויים מולקולות, שהם חלקיקים קטנים. כפי שמוצג באיור שלהלן, מולקולות אלה נעות כל הזמן ועוברות מצד אחד למשנהו. המולקולות הנעות המוצגות להלן הן של מים:
מולקולות מים נעות
אם הם קרים, זה אומר שיש להם מעט אנרגיה ולכן נעים לאט מאוד.עם זאת, אם מולקולות אלו צוברות אנרגיה, הן יהפכו חמות, כלומר עם טמפרטורה גבוהה יותר, ותתחילו לנוע מהר מאוד.
האוויר סביבנו מורכב גם ממולקולות, כמו מולקולות גז חנקן (N2) וגז חמצן (O2).
האוויר סביב הכוס, האדים הנוזליים והנוזל שבתוך הכוס מורכבים כולם ממולקולות בתנועה מתמדת.
אז מה שקורה הוא שהמולקולות בנוזל באות במגע עם המולקולות באוויר.
כאשר מולקולות אלו מתנגשות (פוגעות זו בזו), אלו המהירות יותר (נוזל חם) מאבדות אנרגיה ומתחילות לנוע לאט יותר, ואילו מולקולות שהיו איטיות צוברות אנרגיה והופכות למהירות יותר.אנרגיה מועברת מהנוזל החם לאוויר.אם הנוזל קר, כמו קירור קר, התהליך ההפוך יתרחש, אנרגיה תועבר מהאוויר לנוזל הקר. תהליכים אלה ידועים בשם חילופי חום.
חום הוא סוג של אנרגיה, הנקראת אנרגיה תרמית, המועברת ממערכת טמפרטורה גבוהה יותר למערכת טמפרטורה נמוכה יותר.ולא.
החלפת חום זו מתרחשת תחילה בין המולקולות על פני הנוזל ואז מגיעה לאלה שמתחתיהן. התהליך הזה מתרחשת עד שהשניים (הנוזל והאוויר) מגיעים למצב של אותה אנרגיה, הנקראת איזון תרמי.
במילים אחרות, התוצאה היא שלאורך זמן, כל המולקולות ינועו באותה מהירות, כלומר, לנוזל תהיה אותה הטמפרטורה כמו האוויר שמסביב.
זה גם מסביר למה חלב חם מתקרר מהר יותר כשאתה נושף אותו. על ידי נושבת החלב אנו מגדילים את כמות מולקולות האוויר שיתנגשו במולקולות החלב. לפיכך, חילופי חום מתרחשים יותר מאשר אם החלב עמד במקום ורק מולקולות פני השטח שלו באו במגע עם מולקולות האוויר.
כאשר אנו נושפים את החלב הוא מתקרר מהר יותר מכיוון שהוא בא במגע עם יותר מולקולות אוויר
מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה
