Universul este alcatuit din materie si energie. Materia este alcatuita din atomi si molecule, iar energia pune atomii si moleculele in miscare.

Miscarea atomilor si a moleculelor creeaza o forma de energie denumita energie termica. Energia termica este prezenta chiar si in cele mai reci locuri din Univers, chiar daca cantitatea de energie este foarte mica.

Energia nu este mai misterioasa decat miscarea. Lucrurile care se misca au energie.

Sa presupunem ca multimea de atomi care formeaza un obiect se agita cu o oarecare frecventa, fiecare atom miscandu-se aleator intr-o directie sau alta. Daca atomii se misca, acestia au energie. Iar atunci cand atomii se agita suficient de tare, noi spunem despre acel obiect ca este cald.

Oamenii de stiinta au cuvinte tehnice pentru caldura, precum “energia termica interna”. Atomii pot vibra, se rotesc sau chiar se ratacesc (daca este vorba de un lichid sau gaz).

Aceasta energie nu este foarte diferita de energia necesara unui autovehicul. Doar ca este mai mica si mai dificil de masurat. In loc sa folosim un vitezometru, pentru masurarea energiei termice folosim un termometru. Temperatura ne indica viteza medie a atomilor pusi in miscare. Cu cat este mai mare temperatura, cu atat creste viteza medie si, prin urmare, cu atat gasim mai multa energie acolo.

Dar daca toti atomii s-ar opri brusc, in acelasi timp, ce temperatura ar avea acel corp? Raspunsul: -273 grade C. Aceasta este temperatura zero absolut, sau 0 Kelvin.

Energia poate lua mai multe forme. Multe tipuri de energie pot fi transformate in energie termica. Energia electrica, mecanica, chimica, nucleara sau sonora, poate provoca substantelor o incalzire prin agitarea moleculelor din acea substanta. De exemplu, cuptorul cu microunde functioneaza la fel – agita moleculele. Radiatia produsa de un cuptor cu microunde este neionizata – prin urmare, nu are riscul de cancer asociat cu radiatiile ionizate, precum razele X sau razele cosmice de energie inalta.

Pe scurt, caldura este energie, iar temperatura este o metoda de masurare a cat de cald sau rece este un obiect.

Transferul de caldura

Un lucru pe care l-ati observat probabil despre caldura este ca nu ramane constanta. Lucrurile fierbinti tind sa devina mai reci, iar lucrurile reci devin mai calde. Exista o lege fundamentala a fizicii numita “cea de-a doua lege a termodinamicii” care spune ca, o ceasca de cafea fierbinte intotdeauna se raceste iar inghetata se topeste: caldura curge de la lucrurile fierbinti spre cele reci, pana ce vor ajunge la un echilibru termic cu mediul inconjurator.

Cea de-a doua lege a termodinamicii este, de asemenea, responsabila pentru facturile din perioada iernii. Pe scurt, cu cat este mai rece afara, cu atat vom avea nevoie de mai multa energie pentru a o incalzi. Pentru a rezolva problema, trebuie sa intelegem cele 3 moduri diferite prin care caldura poate calatori: prin conductie, convectie si radiatie.

Prin conductia termica, caldura se transfera la atingere (picioarele ni se racesc daca mergem desculti pe gresie).

Convectia este modul prin care oala cu supa se incalzeste pe foc. Supa de pe fundul vasului, cea mai apropiata de caldura, se incalzeste rapid si devine mai putin densa (mai usoara) decat supa rece de deasupra. Supa mai calda se ridica, iar cea rece ii ia locul. Astfel, datorita acestei circulatii, obtinem un “transportator de caldura invizibil”. Treptat, intreaga supa se va incalzi.

Radiatia este cea de-a treia metoda – conductia transporta caldura prin corpuri solide, convectia transporta caldura prin lichide si gaze, insa radiatia poate transporta caldura si prin spatiul gol. Aproape tot ceea ce facem pe Pamant este alimentat de radiatiile solare. Daca stati langa un foc si simtiti caldura pe suprafata obrazului, toata caldura o simtiti datorita radiatiei – in linii drepte, la viteza luminii, purtata de un tip de electromagnetism numit radiatie infrarosie.

De ce unele lucruri se incalzesc mai greu decat altele?

Diferite materiale pot stoca mai multa sau mai putina caldura in functie de structura atomica interna sau moleculara. Apa, de exemplu, poate stoca cantitati uriase de caldura – este unul dintre motivele pentru care o folosim in sistemele de incalzire – desi se incalzeste mai greu. Metalele permit caldurii sa treaca prin ele foarte bine si se incalzesc rapid, dar nu sunt atat de bune pentru a stoca caldura.

Bibliografie:
http://science-is-easy.blogspot.com/2009/10/what-exactly-is-heat.html
http://coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/light_lessons/thermal/heat.html
https://www.explainthatstuff.com/heat.html

Foto: Nasa, https://archive.org/details/sdomultimediagallery

LĂSAȚI UN MESAJ