"Institute of Educational Policy" Books
Περίληψη
Η μέτρηση της θερμοκρασίας γίνεται με κατάλληλα όργανα: τα θερμόμετρα. Η λειτουργία των θερμομέτρων βασίζεται σε κάποια ιδιότητα ενός υλικού, όπως η θερμική διαστολή, που εξαρτάται από τη θερμοκρασία.
Οι θερμομετρικές κλίμακες που χρησιμοποιούνται ευρέως είναι του Κελσίου και του Κέλβιν. Ένα Κέλβιν είναι ίσο με ένα βαθμό Κελσίου.
Η θερμότητα είναι η ενέργεια που μεταφέρεται εξαιτίας της διαφοράς θερμοκρασίας. Η θερμότητα μεταφέρεται από το σώμα υψηλότερης προς το σώμα χαμηλότερης θερμοκρασίας. Η μεταφορά θερμότητας σταματά όταν εξισώνονται οι θερμοκρασίες των σωμάτων (θερμική ισορροπία). Η θερμότητα που μεταφέρεται σ' ένα σώμα εξαρτάται από τη μάζα του, το είδος του υλικού και τη μεταβολή της θερμοκρασίας. Ειδική θερμότητα είναι η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας ενός χιλιόγραμμου κάποιου υλικού κατά ένα βαθμό Κελσίου.
Η ύλη αποτελείται από τυχαία κινούμενα μόρια. Η κινητική ενέργεια των μορίων είναι ανάλογη με τη θερμοκρασία. Στο απόλυτο μηδέν τα μόρια έχουν την ελάχιστη κινητική ενέργεια. Η θερμική ενέργεια ενός αντικειμένου είναι το άθροισμα των κινητικών ενεργειών που συνδέονται με τη θερμική κίνηση των μορίων του. Η θερμική ενέργεια είναι ανάλογη με την θερμοκρασία και τη μάζα του αντικειμένου. Τα μόρια έχουν και δυναμική ενέργεια. Εσωτερική ενέργεια είναι η συνολική κινητική και δυναμική ενέργεια των μορίων ενός αντικειμένου.
Αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί αύξηση των διαστάσεων των σωμάτων. Η αύξηση του μήκους ή του όγκου είναι ανάλογη με τη μεταβολή της θερμοκρασίας και με το αρχικό μήκος ή τον όγκο. Επίσης εξαρτάται από το υλικό.
Κατά τη θερμική διαστολή αυξάνεται η απόσταση μεταξύ των μορίων του υλικού. Η θερμότητα προκαλεί αλλαγή της κατάστασης των σωμάτων.
Τήξη είναι η αλλαγή κατάστασης από στερεό σε υγρό. Πήξη είναι η αλλαγή από υγρή σε στερεή κατάσταση. Κατά τη τήξη μεταφέρεται θερμότητα στην ουσία που τήκεται. Κατά την πήξη μεταφέρεται θερμότητα από το σώμα που τήκεται στο περιβάλλον.
Εξάτμιση είναι η αλλαγή κατάστασης από υγρή σε αέρια με παραγωγή ατμών στην επιφάνεια του υγρού. Βρασμός είναι η ίδια αλλαγή με γρήγορη παραγωγή ατμών από όλη τη μάζα του υγρού. Το αντίστροφο φαινόμενο του βρασμού είναι η υγροποίηση. Κατά τον βρασμό μεταφέρεται θερμότητα στην ουσία που βράζει.
Για κάθε υλικό οι θερμοκρασίες τήξης - πήξης και βρασμού - υγροποίησης αντίστοιχα συμπίπτουν. Αυτές οι θερμοκρασίες είναι σταθερές για κάθε υγρό. Η θερμότητα που μεταφέρεται κατά τη διάρκεια μιας αλλαγής κατάστασης δεν προκαλεί μεταβολή στη θερμοκρασία. Η θερμική ενέργεια διατηρείται σταθερή. Κατά την τήξη ή τον βρασμό εξασθενούν οι δυνάμεις μεταξύ των μορίων οπότε το σώμα αλλάζει κατάσταση. Η μεταφερόμενη θερμότητα προκαλεί αύξηση της δυναμικής ενέργειας των μορίων. Συνεπώς η εσωτερική ενέργεια του σώματος αυξάνεται.
Η θερμική ενέργεια διαδίδεται: • Με αγωγή κυρίως στα στερεά. Με αυτό τον τρόπο κινητική ενέργεια μεταβιβάζεται από μόριο σε μόριο, ενώ τα μόρια διατηρούνται στις θέσεις τους. • Με μεταφορά ύλης μέσω ρευμάτων στα υγρά και στα αέρια. • Με ακτινοβολία, μια διαδικασία όπου η ύπαρξη της ύλης δεν είναι αναγκαία. Οι μαύρες και τραχιές επιφάνειες ακτινοβολούν πιο έντονα από τις άσπρες και λείες.