Czym jest ciepło?
Wszystka materia składa się z cząsteczek i atomów. Atomy te są zawsze w różnych rodzajach ruchu (translacyjnym, rotacyjnym, wibracyjnym). Ruch atomów i cząsteczek wytwarza ciepło lub energię cieplną. Cała materia posiada tę energię cieplną. Im więcej ruchu mają atomy lub molekuły, tym więcej ciepła lub energii termicznej będą miały.
To jest animacja wykonana na podstawie krótkiej symulacji dynamiki molekularnej wody. Zielone linie reprezentują wiązania wodorowe pomiędzy tlenem i wodorem. Zwróć uwagę na ścisłą strukturę wody
Wiązania wodorowe są znacznie słabsze niż wiązania kowalencyjne. Jednakże, gdy duża liczba wiązań wodorowych działa w unisonie, będą one miały silny efekt przyczyniający się do powstania. Tak jest w przypadku przedstawionej tutaj wody.
Ciekła woda ma częściowo uporządkowaną strukturę, w której wiązania wodorowe są stale tworzone i rozpadane. Z powodu krótkiej skali czasowej (rzędu kilku pikosekund) niewiele wiązań
Co to jest temperatura?
Z powyższego filmu, który pokazuje ruch atomów i cząsteczek można zauważyć, że niektóre poruszają się szybciej niż inne. Temperatura jest średnią wartością energii dla wszystkich atomów i cząsteczek w danym układzie. Temperatura jest niezależna od tego, ile materii jest w układzie. Jest to po prostu średnia energii w systemie.
Jak przenoszone jest ciepło?
Ciepło może przemieszczać się z jednego miejsca do drugiego na trzy sposoby: Przewodzenie, Konwekcja i Promieniowanie. Zarówno przewodzenie, jak i konwekcja wymagają materii do przenoszenia ciepła.
Jeśli istnieje różnica temperatur pomiędzy dwoma systemami, ciepło zawsze znajdzie sposób, aby przenieść się z wyższego do niższego systemu.
KONDEKCJA–
Konwekcja to przenoszenie ciepła pomiędzy substancjami, które są w bezpośrednim kontakcie ze sobą. Im lepszy przewodnik, tym szybciej ciepło będzie przekazywane. Metal jest dobrym przewodnikiem ciepła. Przewodzenie występuje, gdy substancja jest ogrzewana, cząsteczki zyskują więcej energii i bardziej wibrują. Cząsteczki te następnie wpadają na pobliskie cząsteczki i przekazują im część swojej energii. To następnie kontynuuje i przekazuje energię z gorącego końca w dół do zimniejszego końca substancji.
KONWEKCJA–
Energia cieplna jest przenoszona z gorących miejsc do zimnych miejsc przez konwekcję. Konwekcja występuje, gdy cieplejsze obszary cieczy lub gazu wznoszą się do chłodniejszych obszarów cieczy lub gazu. Chłodniejsza ciecz lub gaz zajmuje wtedy miejsce cieplejszych obszarów, które uniosły się wyżej. Powoduje to ciągły wzór cyrkulacji. Woda gotująca się na patelni jest dobrym przykładem takich prądów konwekcyjnych. Innym dobrym przykładem konwekcji jest konwekcja w atmosferze. Powierzchnia ziemi jest ogrzewana przez słońce, ciepłe powietrze unosi się do góry, a chłodne przemieszcza się do środka.
RADIACJA–
Radiacja jest metodą przekazywania ciepła, która nie polega na żadnym kontakcie między źródłem ciepła a ogrzewanym obiektem, jak to ma miejsce w przypadku przewodzenia i konwekcji. Ciepło może być przekazywane przez pustą przestrzeń za pomocą promieniowania cieplnego, często nazywanego promieniowaniem podczerwonym. Jest to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego. W procesie promieniowania nie następuje wymiana masy i nie jest wymagany żaden ośrodek. Przykładem promieniowania jest ciepło słoneczne lub ciepło wydzielane przez żarnik żarówki.