Определение и примери за топлинната енергия

Повечето хора използват думата топлина, за да опишат нещо, което се чувства топло, но в науката термодинамичните уравнения, по-специално, топлината се определя като поток на енергия между две системи с помощта на кинетична енергия. Това може да бъде под формата на прехвърляне на енергия от топъл обект към по-хладен обект. По-просто казано, топлинната енергия, наричана още топлинна енергия или просто топлина, се прехвърля от едно място на друго чрез частици, подскачащи една в друга. Цялата материя съдържа топлинна енергия и колкото повече топлинна енергия е налице, толкова по-горещ ще бъде даден елемент или зона.

Разграничението между топлина и температура е фина, но много важна. Топлината се отнася до прехвърлянето на енергия между системи (или тела), докато температурата се определя от енергията, съдържаща се в една единствена система (или тяло). С други думи, топлината е енергия, докато температурата е мярка за енергия. Добавянето на топлина ще повиши температурата на тялото, докато премахването на топлината ще понижи температурата, като по този начин промените в температурата са резултат от присъствието на топлина или обратно, липсата на топлина.

Можете да измерите температурата на помещението, като поставите термометър в помещението и измерите температурата на околния въздух. Можете да добавяте топлина в стая, като включите нагревател. С добавянето на топлина в помещението температурата се повишава.

Частиците имат повече енергия при по-високи температури и тъй като тази енергия се прехвърля от една система в друга, бързо движещите се частици ще се сблъскат с по-бавно движещи се частици. Докато те се сблъскат, по-бързата частица ще прехвърли част от енергията си на по-бавната частица и процесът ще продължи, докато всички частици работят с една и съща скорост. Това се нарича топлинно равновесие.

Най- SI единица за топлината е форма на енергия, наречена джаул (J). Топлината често се измерва и в калориите (кал), което се определя като „количеството топлина, необходимо за повишаване на температурата на един грам вода от 14,5 градуса по Целзий до 15,5 градуса Целзий"Топлината също понякога се измерва в" британски топлинни единици "или Btu.

Във физически уравнения количеството предавана топлина обикновено се обозначава със символа Q. Преносът на топлина може да бъде обозначен с положително или отрицателно число. Топлината, която се отделя в околната среда, се записва като отрицателно количество (Q <0). Когато топлината се абсорбира от околната среда, тя се записва като положителна стойност (Q> 0).

Има три основни начина за пренос на топлина: конвекция, проводимост и радиация. Много домове се отопляват чрез конвекционния процес, който пренася топлинната енергия чрез газове или течности. В дома, когато въздухът се нагрява, частиците печелят топлинна енергия, което им позволява да се движат по-бързо, затопляйки по-хладните частици. Тъй като горещият въздух е по-малко плътен от студения въздух, той ще се покачва. Тъй като по-хладният въздух пада, той може да се вкара в нашите отоплителни системи, което отново ще позволи на по-бързите частици да загряват въздуха. Това се счита за кръгов поток на въздуха и се нарича конвекционен ток. Тези течения кръжат и отопляват домовете ни.

Процесът на проводимост е прехвърляне на топлинна енергия от едно твърдо в друго, основно две неща, които се докосват. Пример за това можем да видим, когато готвим на печката. Когато поставим хладния тиган върху горещата горелка, топлинната енергия се прехвърля от горелката в тигана, който от своя страна се загрява.

Излъчването е процес, при който топлината се движи през места, където няма молекули, и всъщност е форма на електромагнитна енергия. Всеки елемент, чиято топлина може да се почувства без директна връзка, излъчва енергия. Можете да видите това в горещината на слънцето, усещането за топлина от огън, който е на няколко метра, и дори в фактът, че стаите, пълни с хора, естествено ще бъдат по-топли от празните стаи, защото тялото на всеки човек излъчва топлина.