Soojusenergia mõiste ja näited

Enamik inimesi kasutab sõna soojus, et kirjeldada midagi sooja, kuid teaduses on termodünaamilised võrrandid, eriti soojus, defineeritud kui energiavoog kahe süsteemi vahel kineetiline energia. See võib toimuda energia ülekandmisel soojalt objektilt jahedamale objektile. Lihtsamalt öeldes, soojusenergia, mida nimetatakse ka soojusenergiaks või lihtsalt soojuseks, kandub ühest kohast teise üksteisega põgenevate osakeste abil. Kõik ained sisaldavad soojusenergiat ja mida rohkem on soojusenergiat, seda kuumem on üksus või piirkond.

Soojuse ja soojuse eristamine temperatuur on peen, kuid väga oluline. Kuumus tähendab energia ülekandmist süsteemide (või kehade) vahel, temperatuuri määrab aga energia, mis sisaldub ainsuses (või kehas). Teisisõnu, kuumus on energia, samal ajal kui temperatuur on energia mõõt. Soojuse lisamine tõstab keha temperatuuri, samal ajal kui kuumuse eemaldamine alandab temperatuuri, seega on temperatuuri muutused tulenevad soojusest või vastupidi - kuumuse puudumisest.

Ruumi temperatuuri saate mõõta, kui asetate ruumis termomeetri ja mõõdate välisõhu temperatuuri. Ruumile saate soojust lisada, lülitades sisse ruumi soojenduse. Kui ruumi lisandub soojust, tõuseb temperatuur.

Osakestel on kõrgematel temperatuuridel rohkem energiat ja kuna see energia kandub ühest süsteemist teise, põrkuvad kiiresti liikuvad osakesed aeglasemalt liikuvate osakestega. Kui nad kokku põrkuvad, kannab kiirem osake osa oma energiast aeglasemale osakesele ja protsess jätkub, kuni kõik osakesed töötavad sama kiirusega. Seda nimetatakse termiliseks tasakaaluks.

SI ühik soojus on energiavorm, mida nimetatakse džauliks (J). Kuumust mõõdetakse sageli ka kalorikogus (cal), mida määratletakse kui "soojushulka, mis on vajalik ühe grammi vee temperatuuri tõstmiseks 14,5 kraadilt 15,5 kraadini. Celsiuse järgi"Soojust mõõdetakse mõnikord ka" Briti soojusühikutes "või Btu.

Füüsikalistes võrrandites tähistatakse ülekantud soojushulka tavaliselt sümboliga Q. Soojusülekannet võib tähistada kas positiivse või negatiivse numbriga. Ümbrusesse eralduv kuumus kirjutatakse negatiivse kogusena (Q <0). Kui soojus on ümbritsevast neeldunud, kirjutatakse see positiivse väärtusena (Q> 0).

Soojuse ülekandmiseks on kolm peamist viisi: konvektsioon, juhtivus ja kiirgus. Paljusid kodusid soojendatakse konvektsiooniprotsessi kaudu, mis kannab soojusenergiat läbi gaaside või vedelike. Kodus saavad õhk soojenedes osakesed soojusenergiat, võimaldades neil kiiremini liikuda, soojendades jahedamaid osakesi. Kuna kuum õhk on vähem tihe kui külm õhk, tõuseb see kõrgemale. Kui jahedam õhk langeb, saab selle meie küttesüsteemidesse juhtida, mis võimaldab kiirematel osakestel jälle õhku soojendada. Seda peetakse õhu ringvooluks ja seda nimetatakse konvektsioonivooluks. Need voolud ringlevad ja soojendavad meie kodusid.

Juhtivusprotsess on soojusenergia ülekandmine ühelt tahkest teisele, põhimõtteliselt kaks puudutavat asja. Selle näite võib näha siis, kui küpsetame pliidil. Kui asetame jaheda panni kuumale põletile, kandub soojusenergia põletilt pannile, mis omakorda kuumeneb.

Kiirgus on protsess, mille käigus kuumus liigub läbi kohtade, kus pole molekule, ja see on tegelikult elektromagnetilise energia vorm. Kõik esemed, mille soojust saab tunda ilma otsese ühenduseta, kiirgavad energiat. Seda näete päikese käes, kuumatunnet saabudes mitme jala kaugusel asuva lõkke ääres ja isegi asjaolu, et inimesi täis toad lähevad loomulikult soojemaks kui tühjad ruumid, sest iga inimese keha kiirgab kuumus.