חום מובן ממעבר האנרגיה בין גופים וניתן למדוד אותו בקלוריות (cal) או ג'אול (j). הטמפרטורה נמדדת במעלות צלזיוס (ºC), פרנהייט (ºF) או קלווין (K) והיא קשורה לרמת התסיסה של מולקולות.
אלו שני מושגים מהתרולוגיה, תחום של פיזיקה. המושג חום מייצג בו אנרגיית חום, היכולת של גוף, בטמפרטורה גבוהה יותר, להעביר חלק מהאנרגיה הזו לאחרים, בטמפרטורה נמוכה יותר.
בעוד שהמושג טמפרטורה, נכון, מייצג את התסיסה של מולקולות או אטומים של חומר. ככל שהתנועה של אטומים ומולקולות חמה יותר, גדולה יותר, קרה יותר, התנועה הזו פוחתת.
| חוֹם | טֶמפֶּרָטוּרָה | |
| מאפיינים | מעבר אנרגיה קינטית מולקולרית מגופים חמים יותר לקרים יותר. | רמת תסיסה של מולקולות ואטומים ביחס למצב התרמי. |
| איך זה נמדד? | חישוב על מעבר אנרגיה תרמית בין גופים או מערכות. | מדי חום מודדים את הטמפרטורה שנוצרת מתנועת מולקולות ואטומים. |
| יחידות מידה |
|
|
כשמישהו אומר "הוא לוהט", זו טעות. אף אחד ושום דבר לא יכולים להחזיק חום. חום אינו בבעלות או מאוחסן, מה שהאדם מתכוון מתייחס לתחושה תרמית הקשורה לטמפרטורה הגבוהה של הסביבה.
מהו חום?
חום פירושו העברת אנרגיה ממערכת או גוף חמים יותר לקרים יותר. גופים נוטים לשיווי משקל תרמי. כלומר, כאשר לשני גופים או יותר יש טמפרטורות שונות, הטמפרטורה הזו נוטה להשתוות ולאזן.
לשם כך, הגוף בטמפרטורה גבוהה יותר נותן אנרגיה לגוף הנמוך יותר. בדרך זו, קיימת נטייה של שני הגופים להגיע לאותה טמפרטורה, תוך כניסה לשיווי משקל תרמי.
חום יכול לעבור דרך הולכה, הסעה או קרינה. השניים הראשונים דורשים מגע פיזי בין הגופים, השני פועל באמצעות התפשטות החום על ידי גלים אלקטרומגנטיים, ללא צורך במגע.
- נְהִיגָה. כאשר אנו מחממים קצה של מוט ברזל, חום מוליך ותוך זמן קצר כל המוט יתחמם.
- הולכת חום. מחבת מים על הכיריים יוצרת אזורי הסעה, המים החמים ביותר עולים ויוצרים תנועה, מחממים את כל הנוזל.
- הַקרָנָה. השמש, גם מבלי להיות במגע עם כדור הארץ, מקרינה חום בצורה של גלים אלקטרומגנטיים. גלים אלו עוברים בחלל ואחראים לטמפרטורת כדור הארץ.
ניתן למדוד העברת אנרגיה תרמית בג'ול (J) או קלוריות (cal). כל קלוריה מייצגת 4.1868 ג'אול של אנרגיה (1 cal = 4.1868J).
אותם מדדים נמצאים במזון ומייצגים את כמות האנרגיה שיש להם כשאנחנו אוכלים אותם.
מהי טמפרטורה?
טמפרטורה היא מושג פיזיקאלי הקובע את האנרגיה (קינטית) של מולקולות. לאנרגיה זו יש השפעה על המצב התרמי של גוף (או מערכת).
בתוך מערכת, ככל שהאנרגיה הקינטית של המולקולות גבוהה יותר, הטמפרטורה שלה גבוהה יותר. כך גם לגבי ההפך: ככל שתנועת המולקולות קטנה יותר, המערכת קרה יותר.
מדחום משמש בדרך כלל למדידת טמפרטורה. מדי חום מכילים כספית ומידת ההתפשטות שלה גורמת לרמה לציין את הטמפרטורה.
ערכים אלה יכולים להיות מוצגים בשלושה סולמות שונים: צלזיוס, פרנהייט וקלווין. מדידות אלו מבוססות על נקודת ההתכה (0 מעלות צלזיוס) ונקודת הרתיחה (100 מעלות צלזיוס) של מים. לכן, 0°C = 32°F = 273K ו-100°C = 212°F = 373K.
נוסחאות להמרת סולמות טמפרטורה:
- קלווין לצלזיוס: K - 273 = °C (לדוגמה: 373 K = 100°C / 373 - 273 = 100)
- פרנהייט עד צלזיוס: °F - 32: 1.8 = °C (לדוגמה: 95°F = 35°C / (95 - 32): 1,8 = 63: 1,8 = 35)
חום וטמפרטורה בפיזיקה
תחום הפיזיקה החוקר את הקשרים בין אנרגיה תרמית נקרא תרמולוגיה.
הוא מחשב את מעבר האנרגיה התרמית בין מערכות ואת הטמפרטורה הנדרשת לשינוי מצבו של כל חומר.
התרמולוגיה משתמשת במושגים של חום וטמפרטורה כבסיס ליחסים תרמיים שונים. לדוגמה:
- חום ספציפי
- חום הגיוני
- חום סמוי
- יכולת תרמית
- איזון תרמי
- נְהִיגָה
- הולכת חום
- הַקרָנָה
- שטף חום
- קָלוֹרִיָה
מעוניין? ראה גם:
- אפקט החממה והתחממות כדור הארץ
- אקלים ומזג אוויר
