Λεπτομερέστερα

Ανταλλαγή θερμότητας και θερμότητας


Θερμική ισορροπία

Φανταστείτε δύο στερεούς κύβους σιδήρου, ο καθένας με μάζα 1 kg (1 kg). Το ένα είναι στους 10ºC και το άλλο στους 30ºC.

Αν τους φέρουμε σε επαφή, συνειδητοποιούμε ότι τα επόμενα λεπτά, οι θερμοκρασίες τους αλλάζουν μέχρι να φτάσουν σε μια κατάσταση όπου και οι δύο έχουν την ίδια θερμοκρασία, 20ºC.

Όταν οι δύο κύβοι έχουν την ίδια θερμοκρασία, λέμε ότι έχουν φτάσει σε θερμική ισορροπία.

Γενικά, δύο σώματα βρίσκονται σε θερμική ισορροπία όταν έχουν την ίδια θερμοκρασία. Από την άλλη πλευρά, όταν η θερμοκρασία δύο σωμάτων είναι διαφορετική, δεν βρίσκονται σε θερμική ισορροπία. Αυτή είναι η περίπτωση των δύο κύβων σιδήρου στην αρχή του πειράματος.

Η επιστημονική έννοια της θερμότητας

Γιατί δύο σώματα σε διαφορετικές θερμοκρασίες φτάνουν σε θερμική ισορροπία κάποια στιγμή μετά την επαφή τους;

Η εξήγηση των επιστημόνων για αυτό το γεγονός είναι ότι υπάρχει μεταφορά ενέργειας από το πιο καυτό στο ψυχρότερο σώμα. Αυτός είναι ένας γενικός κανόνας της φύσης: Όταν δύο σώματα είναι σε επαφή, η ενέργεια ρέει από την υψηλότερη θερμοκρασία στη χαμηλότερη θερμοκρασία.

Η ενέργεια που μεταφέρεται μεταξύ δύο σωμάτων (ή τμημάτων του ίδιου σώματος) που έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες καλείται ζεστασιά. Η θερμότητα ρέει πάντα αυθόρμητα από το πιο καυτό στο ψυχρότερο σώμα.

Η διαδικασία ονομάζεται ανταλλαγή θερμότητας (ή μεταφορά) και συμβαίνει μέχρι να επιτευχθεί θερμική ισορροπία.

Διαδικασίες ανταλλαγής θερμότητας

Η μεταφορά ενέργειας από ένα θερμότερο σε ένα ψυχρότερο σώμα μπορεί να συμβεί με τρεις διαφορετικούς τρόπους, για τους οποίους θα μιλήσουμε αργότερα: οδήγηση, το μεταφοράς και το ακτινοβολία. Στην πράξη, η ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ δύο σωμάτων μπορεί να περιλαμβάνει ακόμη μία, δύο ή και τις τρεις από αυτές τις διεργασίες. Ωστόσο, είναι σημαντικό να τα γνωρίζετε για να κατανοήσετε καλύτερα ορισμένα από τα καθημερινά σας γεγονότα.