Ciepło czyli cieplny przepływ energii

Kiedy zbliżymy zgrabiałe z zimna dłonie do grzejnika – czujemy ciepło, które nas rozgrzewa. Gorąca herbata pozostawiona na stole po pewnym czasie „odda” swoje ciepło i ostygnie do temperatury otoczenia. Ciepło zwane też cieplnym przepływem energii to jeden z sposobów przekazywania energii wewnętrznej pomiędzy ciałami.

W fizyce ciepło oznaczamy dużą literą Q. Jednostką ciepła (a także pracy i energii) jest 1 dżul.

1. Co to jest ciepło?

Cieplny przepływ energii czyli ciepło to jeden ze sposobów przekazywania energii wewnętrznej pomiędzy ciałami (bez użycia pracy sił zewnętrznych). Przepływ energii odbywa się pod wpływem różnic temperatury ciał i zawsze przebiega od ciała o temperaturze cieplejszej do ciała o temperaturze zimniejszej.

Ciepło czy cieplny przepływ energii? W fizyce często zamiast powiedzieć ciepło używamy pojęcia cieplny przepływ energii. Dobrze ilustruje on znaczenie tego pojęcia i dodatkowo nie myli nam się z pojęciem ciepła właściwego.

Cieplny przepływ energii (ciepło).
Cieplny przepływ energii w gazie.

Przykład: klasyczny termometr medyczny będzie nagrzewał się w wyniku przepływu energii od chorego do termometru, aż do uzyskania temperatury chorego i taką temperaturę pokaże.

Przepływ energii będzie trwał do czasu osiągnięcie przez oba ciała tej samej temperatury – stanu równowagi termicznej.

Jaka jest różnica między ciepłem, temperaturą i energią wewnętrzną?

  • Temperatura to miara średniej energii kinetycznej cząsteczek ciała (nie zależy od masy)
  • Energia wewnętrzna to suma energii kinetycznej i potencjalnej cząsteczek ciała (zależy ona od ilości cząsteczek np. dwie szklanki herbaty bedą miały większa energię wewnętrzną niż jedna)
  • Ciepło to sposób przekazania energii pomiędzy ciałami o różnej temperaturze

2. Sposoby przekazywania ciepła

Sposoby przekazywania ciepła:

  • przewodnictwo – proces wymiany ciepła pomiędzy ciałami pozostającymi w bezpośrednim kontakcie w wyniku przekazania energii kinetycznej cząsteczek (np. ochładzanie napoju w lodówce, podgrzewanie zupy)
  • konwekcja – zjawisko wymiany ciepła poprzez ruch strumieni cieczy lub gazów (np. prądy morskie, ciepłe powietrze unoszące się do góry)
  • promieniowanie – promieniowanie elektromagnetyczne bez kontaktu bezpośredniego (np. Słońce ogrzewające Ziemię)

Zadanie:

Zidentyfikuj sposoby przekazywania ciepła dla podanych sytuacji:

a) w lecie nagrzał się asfalt na dobrze oświetlonym odcinku drogi
b) dym unosi się z komina zamiast zadymić pokój z kominkiem
c) metalowa poręcz jest „zimna w dotyku”
d) rozgrzane powietrze przez kaloryfer unosi się do góry
e) w pogodny dzień piasek na plaży nagrzewa się od Słońca

Odpowiedź: przewodnictwo (c), konwekcja (b, d), promieniowanie (a, e)


PRZYDATNY ARTYKUŁ? Udostępnij link innym:

Facebooktwittermail

Dodaj do Google Classroom

Następny temat:
Jednostka ciepła: dżul

Pozostałe tematy z działu: TERMODYNAMIKA  

Temperatura | Skale temperatur | Energia wewnętrzna | Przepływ energii (ciepło) | Jednostka ciepła: dżul | Pierwsza zasada termodynamiki | Przewodnictwo cieplne | Zjawisko konwekcji | Ciepło właściwe | Zmiany stanów skupienia | Topnienie i krzepnięcie | Parowanie i skraplanie