Energi panas, juga disebutenergi panasatau hanyapanas, merupakan jenisinternenergi suatu benda dikatakan memiliki karena energi kinetik dari partikel penyusunnya.
Energi itu sendiri, meskipun cukup mudah untuk didefinisikan dalam istilah matematika, adalah salah satu besaran yang lebih sulit dipahami dalam fisika dalam hal apa energi itu pada dasarnya.aku s. Ada banyak bentuk energi, dan lebih mudah untuk mendefinisikan energi dalam batasan perilaku aritmatika daripada membingkainya dalam bahasa yang tepat.
Tidak sepertiterjemahanataurotasienergi kinetik, yang timbul dari gerakan melintasi beberapa jarak linier atau dalam lingkaran, masing-masing (dan ini dapat terjadi bersama-sama, seperti dengan lemparan Frisbee), energi panas berasal dari gerakan sejumlah besar partikel kecil, gerakan yang dapat dianggap sebagai getaran di sekitar titik-titik tetap di ruang.
Rata-rata, setiap partikel ditemukan di tempat tertentu dalam sistem yang diperluas saat mengembara dengan panik tentang titik itu, bahkan jika tidak ada waktu tertentu partikel itu secara statistik mungkin ditemukan di sana. Ini agak seperti posisi rata-rata Bumi dari waktu ke waktu yang dekat dengan pusat matahari meskipun pengaturan ini (untungnya!) tidak pernah terjadi.
Setiap kali dua bahan bersentuhan, termasuk udara,gesekanhasil, dan beberapa energi total sistem – yang, seperti yang akan Anda lihat, harus selalu tetap konstan – diubah menjadi energi panas.
Benda dan sekitarnya mengalami pertambahansuhu, yang merupakanmanifestasi terukur dari energi panas dan perpindahan panas, diukur dalam derajat Celcius (°C), derajat Fahrenheit (°F) atau Kelvin (K). Ketika benda kehilangan panas, mereka turun ke suhu yang lebih rendah.
Apa Itu Energi?
Energi datang dalam berbagai bentuk serta berbagai unit, yang paling umum adalahjoule (J), dinamai James Prescott Joule. Joule itu sendiri memiliki satuan gaya kali jarak, atau newton-meter (N⋅m). Lebih mendasar lagi, satuan energi adalah kg⋅m2/s2.
Salah satu konsep yang terkait erat dengan energi adalahkerja, yang memiliki satuandarienergi tetapi tidak dianggapsebagaienergi oleh fisikawan. Pekerjaan dapat dikatakan “selesai” asistemdengan menambahkan energi padanya, yang menghasilkan perubahan fisik pada sistem (misalnya, ia menggerakkan piston atau memutar kumparan magnet - yaitu, melakukan pekerjaan yang berguna). Sistem adalah pengaturan fisik apa pun dengan batas-batas yang jelas, yang bahkan dapat berupa Bumi secara keseluruhan.
Selain energi panas (biasanya ditulis Q) dan energi kinetik (jenis linear atau rotasi "normal"), jenis energi lain termasukenergi potensial, energi mekanikdanenergi listrik. Aspek penting dari energi adalah, tidak peduli bagaimana ia muncul dalam sistem apa pun, ia selaludilestarikan.
Energi Panas: Bentuk Energi yang Paling Tidak Berguna
Ketika ada transfer energi panas ke lingkungan (yaitu, "menghilang" atau "hilang"), tentu saja tidak ada energi yang benar-benar dihancurkan dengan cara apa pun, karena ini akan melanggar kekekalan energi.
Panas ini, bagaimanapun, tidak dapat sepenuhnya ditangkap kembali dan digunakan kembali, itulah sebabnya disebut bentuk energi yang kurang berguna. Setiap kali Anda melewati ventilasi bangunan atau tanah di musim dingin dan awan uap atau udara hangat yang tak berujung mengalir keluar, itu adalah contoh yang jelas dari energi panas yang merupakan energi "tidak berguna". Di sisi lain,mesin panasseperti yang ada di mobil bertenaga bensin menggunakan energi panas untuk energi mekanik.
Energi Panas dan Suhu
Suhu suatu benda atau sistem adalah ukuran darirata-rataenergi kinetik translasi per molekul benda itu, sedangkan energi panas adalah energi internal total sistem. Ketika partikel bergerak, selalu ada energi kinetik. Memindahkan panas ke atas melawan gradien suhu membutuhkan kerja, seperti penggunaan pompa panas.
Panas dan Dunia Sehari-hari
Energi panas mungkin muncul di sini sebagai kuantitas jahat, tetapi bisa dan dimanfaatkan dengan sangat baik dalam memasak dan alam lainnya. Ketika Anda mencerna makanan, Anda mengubah energi kimia dari ikatan dalam karbohidrat, protein dan lemak menjadi panas ("kalori" bukan joule dalam istilah umum).
Gesekanmenghasilkan panas, sering terburu-buru. Jika Anda menggosok tangan dengan cepat, mereka akan cepat panas. Senjata otomatis menembakkan peluru keluar dari laras begitu cepat sehingga logam menjadi sangat panas saat disentuh segera.
Energi Panas dan Kekekalan Energi: Contoh
Pertimbangkan sebuah kelereng berguling-guling di dalam mangkuk. "Sistem" juga mencakup lingkungan (yaitu, Bumi secara keseluruhan). Saat bergerak ke samping, lebih banyak energi totalnya diubah menjadi energi potensial gravitasi; karena mempercepat di dekat bagian bawah, lebih banyak energi yang diubah menjadi energi kinetik. Jika ini adalah keseluruhan cerita, kelereng akan terus naik dan turun selamanya, mencapai ketinggian dan kecepatan yang sama dengan setiap siklus.
Sebaliknya, setiap kali kelereng naik ke samping, kelereng itu naik sedikit lebih tinggi, dan kecepatannya di bagian bawah sedikit berkurang, sampai akhirnya kelereng berhenti di bagian bawah. Ini karena sepanjang waktu kelereng menggelinding, semakin banyak "kue" energi total yang diubah ke "sepotong" energi panas yang lebih besar dan lebih besar dan dihamburkan ke lingkungan, tidak lagi dapat digunakan oleh marmer. Di bagian bawah, semua energi sistem telah "menjadi" energi panas.
Persamaan Energi Panas: Kapasitas Panas Heat
Salah satu persamaan yang mungkin Anda temui adalah persamaan untukkapasitas panas:
Q=mC\Delta T
dimanaQadalah energi panas dalam joule,sayaadalah massa benda yang dipanaskan,Cadalah milik objekpanas spesifik kapasitasdandelta Tadalah perubahan suhu dalam Celcius. Kapasitas kalor jenis suatu zat adalahjumlah energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram zat itu sebesar 1 derajat Celcius.
Kapasitas panas yang lebih tinggi dengan demikian menyiratkan resistensi yang lebih besar terhadap perubahan suhu untuk massa zat tertentu, dan lebih banyak massa dengan sendirinya berarti kapasitas panas yang lebih tinggi. Ini masuk akal secara intuitif; jika Anda memaparkan 10 mL air ke "tinggi" dalam microwave selama satu menit, perubahan suhu akan jauh lebih besar daripada jika Anda memanaskan 1.000 mL air mulai dari suhu yang sama untuk jangka waktu yang sama.
Hukum Termodinamika
Termodinamika adalah studi tentang bagaimana kerja, panas, dan energi internal berinteraksi dalam suatu sistem. Yang penting, ini hanya berkaitan dengan pengamatan skala besar yang dapat diukur; teori kinetik gas membahas interaksi tingkat getaran.
Hukum pertama termodinamikamenyatakan bahwa perubahan energi internal dapat dijelaskan oleh kehilangan panas: E = Q – W, di manaEadalah perubahan energi internal (Δ adalah huruf Yunani "delta," dan berarti "perbedaan" di sini),Qadalah jumlah energi panas yang ditransferkesistem danWapakah pekerjaan sudah selesai?olehsistem pada lingkungan.
Hukum kedua termodinamikamenyatakan bahwa setiap kali pekerjaan dilakukan, jumlahentropidi atmosfer meningkat. Dengan demikian aliran energi panas secara terus menerus menyebabkan entropi meningkat.
- Entropi (S) adalah variabel keadaan, properti termodinamika dari suatu sistem yang secara longgar berarti "ketidakteraturan", dan gerakannya dapat dinyatakan sebagai
\Delta S=\frac{\Delta Q}{T}
Hukum ketiga termodinamikamenyatakan bahwa entropiSsuatu sistem mendekati nilai konstan sebagai suhuTmendekatinol mutlak(0 K, atau -273 C).
Ketika satu benda berada pada suhu yang lebih tinggi daripada benda di dekatnya, perbedaan suhu ini mendukung transfer energi dalam bentuk panas ke benda yang lebih dingin.
Ada tiga cara dasar untuk membawa perpindahan panas dari satu benda ke benda lain:Konduksi(kontak langsung),konveksi(pergerakan melalui cairan atau gas) dan termalradiasi(pergerakan melalui ruang).