Majoritatea oamenilor folosesc cuvântul căldură pentru a descrie ceva care se simte cald, cu toate acestea, în știință, ecuațiile termodinamice, în special, căldura este definită ca fluxul de energie între două sisteme cu ajutorul energie kinetică. Aceasta poate lua forma transferului de energie de la un obiect cald la un obiect mai rece. Mai simplu, energia termică, denumită și energie termică sau pur și simplu căldură, este transferată dintr-o locație în alta de particule care se răsfrâng între ele. Toată materia conține energie termică și cu cât este mai multă energie termică, cu atât mai fierbinte va fi un element sau o zonă.
Căldură vs. Temperatura
Distincția dintre căldură și temperatura este subtil, dar foarte important. Căldura se referă la transferul de energie între sisteme (sau corpuri), în timp ce temperatura este determinată de energia conținută într-un sistem singular (sau corp). Cu alte cuvinte, căldura este energie, în timp ce temperatura este o măsură a energiei. Adăugarea căldurii va crește temperatura unui corp, în timp ce eliminarea căldurii va scădea temperatura, astfel modificările de temperatură sunt rezultatul prezenței căldurii sau, invers, a lipsei de căldură.
Puteți măsura temperatura unei camere plasând un termometru în cameră și măsurând temperatura aerului înconjurător. Puteți adăuga căldură într-o cameră pornind un încălzitor spațial. Pe măsură ce se adaugă căldura 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 cu mișcare rapidă se vor ciocni cu particule cu mișcare mai lentă. Pe măsură ce se ciocnesc, particula mai rapidă va transfera o parte din energia sa către particulele mai lente, iar procesul va continua până când toate particulele funcționează în același ritm. Aceasta se numește echilibru termic.
Unități de căldură
Unitate SI căci căldura este o formă de energie numită joule (J). Căldura este frecvent măsurată și în calorii (cal), care este definită drept „cantitatea de căldură necesară pentru a ridica temperatura unui gram de apă de la 14,5 grade Celsius la 15,5 grade Celsius„Căldura este uneori măsurată și în„ unități termice britanice ”sau Btu.
Semnați convenții pentru transferul de energie termică
În ecuațiile fizice, cantitatea de căldură transferată este notată de obicei prin simbolul Q. Transferul de căldură poate fi indicat fie printr-un număr pozitiv, fie negativ. Căldura care este degajată în împrejurimi este scrisă ca o cantitate negativă (Q <0). Când căldura este absorbită din împrejurimi, se scrie ca valoare pozitivă (Q> 0).
Moduri de transfer al căldurii
Există trei moduri de bază pentru a transfera căldura: convecția, conducta și radiația. Multe case sunt încălzite prin procesul de convecție, care transferă energia termică prin gaze sau lichide. În casă, pe măsură ce aerul se încălzește, particulele obțin energie termică, permițându-le să se deplaseze mai repede, încălzind particulele mai reci. Deoarece aerul cald este mai puțin dens decât aerul rece, acesta va crește. Pe măsură ce aerul mai rece scade, acesta poate fi introdus în sistemele noastre de încălzire, care vor permite din nou particulelor mai rapide să încălzească aerul. Acesta este considerat un flux circular de aer și se numește curent de convecție. Acești curenți înconjoară și ne încălzesc casele.
Procesul de conducere este transferul energiei termice de la un solid la altul, practic, două lucruri care se ating. Putem vedea un exemplu în acest sens poate fi văzut atunci când gătim pe aragaz. Când plasăm tigaia rece pe arzătorul fierbinte, energia termică este transferată de la arzător în tigaie, care la rândul său se încălzește.
Radiația este un proces în care căldura se deplasează prin locuri unde nu există molecule și este de fapt o formă de energie electromagnetică. Orice element a cărui căldură poate fi simțită fără conexiune directă radiază energie. Puteți vedea acest lucru în căldura soarelui, senzația de căldură care iese de pe o focă aflată la câțiva metri și chiar în faptul că camerele pline de oameni vor fi în mod natural mai calde decât camerele goale, deoarece corpul fiecărei persoane radiază căldură.