Definicija i primjeri toplinske energije

Većina ljudi koristi riječ toplota za opisivanje nečeg što se osjeća toplo, međutim u znanosti se termodinamičke jednadžbe, posebno toplina, definira kao protok energije između dva sustava pomoću kinetička energija. To može biti u obliku prijenosa energije iz toplog objekta u hladniji objekt. Jednostavnije rečeno, toplinska energija, koja se naziva i toplinska energija ili jednostavno toplina, prenosi se s jednog mjesta na drugo pomoću čestica koje odskaču jedna u drugu. Sva materija sadrži toplinsku energiju, a što je više toplotne energije prisutno, bit će topliji predmet ili područje.

Razlika između topline i temperatura suptilno je, ali vrlo važno. Toplina se odnosi na prijenos energije između sustava (ili tijela), dok je temperatura određena energijom koja se nalazi u jedinstvenom sustavu (ili tijelu). Drugim riječima, toplina je energija, dok je temperatura mjera energije. Dodavanje topline povećava tjelesnu temperaturu, dok uklanjanje topline snižava temperaturu, pa su promjene temperature rezultat prisustva topline, ili obrnuto, nedostatak topline.

Možete izmjeriti temperaturu u sobi postavljanjem termometra u sobu i mjerenjem temperature okolnog zraka. Možete dodati toplinu u sobu uključivanjem grijača za prostor. Kako se toplota dodaje sobi, temperatura raste.

Čestice imaju više energije pri višim temperaturama, a kako se ta energija prenosi s jednog sustava na drugi, čestice koje se brzo kreću sudarat će se s česticama sa sporijim kretanjem. Kako se sudaraju, brža čestica će dio svoje energije prenijeti na sporiju česticu, a postupak će se nastaviti sve dok sve čestice ne djeluju jednakom brzinom. To se naziva toplinska ravnoteža.

SI jedinica jer toplina je oblik energije koji se zove joule (J). Toplina se često mjeri i u kalorijama (cal), što je definirano kao "količina topline potrebna za podizanje temperature jednog grama vode s 14,5 stupnjeva Celzija na 15,5 stupnjeva Celzijus. "Toplina se također ponekad mjeri u" britanskim termalnim jedinicama "ili Btu.

U fizičkim jednadžbama količina prenesene topline obično se označava simbolom Q. Prijenos topline može biti naznačen bilo pozitivnim ili negativnim brojem. Toplina koja se oslobađa u okolinu piše se kao negativna količina (Q <0). Kad se toplina apsorbira iz okoline, piše se kao pozitivna vrijednost (Q> 0).

Postoje tri osnovna načina za prijenos topline: konvekcija, kondukcija i zračenje. Mnogi se domovi zagrijavaju kroz proces konvekcije, koji toplinsku energiju prenosi plinovima ili tekućinama. Kako se zrak zagrijava, čestice se zagrijavaju, čestice dobivaju toplinsku energiju omogućavajući im brže kretanje zagrijavajući čestice hladnjaka. Budući da je vrući zrak manje gust od hladnog zraka, on će se povećati. Kako hladniji zrak pada, on se može uvući u naše sustave grijanja, što će opet omogućiti bržim česticama da zagrijavaju zrak. To se smatra kružnim protokom zraka i naziva se konvekcijskom strujom. Te struje kruže i zagrijavaju naše domove.

Proces provođenja je prijenos toplinske energije s jedne čvrste na drugu, u osnovi, dvije stvari koje se dodiruju. Primjer toga možemo vidjeti kad kuhamo na štednjaku. Kad hladnu tavu spustimo na vrući plamenik, toplinska energija se prenosi s plamenika na tavu, koja se zauzvrat zagrijava.

Zračenje je proces u kojem se toplina kreće kroz mjesta na kojima nema molekula, a zapravo je oblik elektromagnetske energije. Svaki predmet čija se toplina može osjetiti bez izravne veze zrači energijom. To možete vidjeti na suncu, vrućinu kako pada s vatre udaljene nekoliko metara, pa čak i u činjenica da će sobe pune ljudi biti prirodnije toplije od praznih soba jer tijelo svake osobe zrači toplina.