თერმული ენერგია, ასევე მოუწოდასითბოს ენერგიაან უბრალოდსიცხე, არის ტიპისშინაგანიენერგია, რომელსაც ობიექტი ფლობს, მისი შემადგენელი ნაწილაკების კინეტიკური ენერგიის გამო.
თავად ენერგია, მართალია მათემატიკური თვალსაზრისით განსაზღვრა საკმაოდ ადვილია, მაგრამ ფიზიკაში უფრო გაუგებარ რაოდენობებს შორისაა, რაც არსებითადარის. ენერგიის მრავალი ფორმა არსებობს და უფრო ადვილია ენერგიის განსაზღვრა მისი არითმეტიკული ქცევის შეზღუდვების თვალსაზრისით, ვიდრე მისი ზუსტი ენით ჩამოყალიბება.
განსხვავებითმთარგმნელობითიანმბრუნავიკინეტიკური ენერგია, რომელიც მოძრაობიდან გამომდინარეობს წრფივ მანძილზე ან წრეში, შესაბამისად (და ეს შეიძლება მოხდეს ერთად, როგორც გადაყრით) ფრისბი), სითბოს ენერგია მოდის დიდი რაოდენობით პატარა ნაწილაკების მოძრაობიდან, მოძრაობა, რომელიც შეიძლება ვიფიქროთ, როგორც ვიბრაცია ფიქსირებული წერტილების გარშემო სივრცე
საშუალოდ, თითოეული ნაწილაკი მოსიარულე სისტემის გარკვეულ ადგილზე გვხვდება გაფართოებულ სისტემაში გაბრაზდა ამ წერტილთან დაკავშირებით, მაშინაც კი, თუ დროის გარკვეულ მომენტში ნაწილაკი სტატისტიკურად სავარაუდოა იქ ნაპოვნი. ეს უფრო ჰგავს დედამიწის საშუალო მდგომარეობას დროთა განმავლობაში მზის ცენტრთან ახლოს ყოფნის მიუხედავად, მიუხედავად იმისა, რომ ეს მოწყობა (საბედნიეროდ!) არასოდეს ხდება.
ნებისმიერ დროს, როდესაც ორი მასალა დაუკავშირდება, ჰაერის ჩათვლითხახუნისშედეგები და სისტემის მთლიანი ენერგიის ნაწილი - რაც, როგორც ნახავთ, ყოველთვის მუდმივი უნდა დარჩეს - თერმულ ენერგიად გარდაიქმნება.
ობიექტი და მისი შემოგარენი განიცდის ზრდასტემპერატურა, რომელიც არისთერმული ენერგიისა და სითბოს გადაცემის რაოდენობრივი გამოვლინება, იზომება გრადუსი ცელსიუსით (° C), ფარენგეიტის (° F) გრადუსით ან კელვინით (K). როდესაც ობიექტები სითბოს კარგავენ, ისინი უფრო დაბალ ტემპერატურაზე ეცემათ.
უბრალოდ რა არის ენერგია?
ენერგია გვხვდება როგორც სხვადასხვა ფორმით, ასევე სხვადასხვა ერთეულით, რომელთაგან ყველაზე გავრცელებულიაჯოული (J), სახელად ჯეიმს პრესკოტ ჯოულის სახელი. თავად ჯულს აქვს ძალის ერთეულები დროის მანძილზე, ანუ ნიუტნ-მეტრზე (N⋅m). ფუნდამენტურად, ენერგიის ერთეულებია კგ⋅მ2/ წმ2.
ენერგიასთან მჭიდროდ დაკავშირებული ერთი კონცეფციაამუშაობა, რომელსაც აქვს ერთეულებისაქართველოსენერგია, მაგრამ არ განიხილებაროგორცენერგია ფიზიკოსების მიერ. სამუშაოზე შეიძლება ითქვას, რომ "შესრულებულია" ასისტემაენერგიის დამატება მასში, რაც იწვევს სისტემის ფიზიკურ ცვლილებას (მაგალითად, ის მოძრაობს დგუშს ან ბრუნავს მაგნიტურ ხვია - ეს არის სასარგებლო სამუშაო). სისტემა არის ნებისმიერი ფიზიკური წყობა მკაფიოდ განსაზღვრული საზღვრებით, რაც შეიძლება დედამიწაც კი იყოს მთლიანობაში.
სითბოს ენერგიის (ჩვეულებრივ დაწერილი Q) და კინეტიკური ენერგიის (”ნორმალური” წრფივი ან მბრუნავი დალაგების) გარდა, ენერგიის სხვა სახეობებში შედისპოტენციური ენერგია, მექანიკური ენერგიადაელექტრული ენერგია. ენერგიის კრიტიკული ასპექტი ის არის, რომ რაც არ უნდა გამოჩნდეს იგი ნებისმიერ სისტემაში, ის ყოველთვის არისკონსერვირებული.
თერმული ენერგია: ენერგიის ყველაზე ნაკლებად სასარგებლო ფორმა
როდესაც ხდება თერმული ენერგიის გარემოზე გადატანა (ანუ, ის "იფანტება" ან "იკარგება"), რა თქმა უნდა, ენერგია არანაირად არ განადგურდება, რადგან ეს არღვევს ენერგიის შენარჩუნებას ენერგია
ამასთან, ამ სითბოს სრული აღება და ხელახლა გამოყენება შეუძლებელია, რის გამოც მას ენერგიის ნაკლებად სასარგებლო ფორმას უწოდებენ. ყოველთვის, როდესაც ზამთარში შენობას ან მიწის გასასვლელს გაივლით და ორთქლის ან თბილი ჰაერის დაუსრულებელი ღრუბელი მიედინება, ეს თერმული ენერგიის ნათელი მაგალითია, რომელიც "უსარგებლო" ენერგიაა. მეორეს მხრივ, ასითბოს ძრავაისევე როგორც ბენზინზე მომუშავე მანქანებში იყენებს თერმულ ენერგიას მექანიკური ენერგიისთვის.
სითბოს ენერგია და ტემპერატურა
ობიექტის ან სისტემის ტემპერატურა არის ზომასაშუალოამ ობიექტის მთარგმნელობითი კინეტიკური ენერგია, ხოლო თერმული ენერგია არის სისტემის მთლიანი შინაგანი ენერგია. როდესაც ნაწილაკები მოძრაობენ, ყოველთვის არის კინეტიკური ენერგია. სითბოს ზემოთ ტემპერატურის გრადიენტის გადატანა მოითხოვს მუშაობას, მაგალითად, სითბოს ტუმბოების გამოყენებას.
სითბო და ყოველდღიური სამყარო
თერმული ენერგია შეიძლება აქ როგორც რიგითი რაოდენობა გამოჩნდეს, მაგრამ ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას და გამოყენებული იქნას შესანიშნავად სამზარეულოს და სხვა სფეროებში. საჭმლის მონელებისას თქვენ ნახშირწყლების, ცილებისა და ცხიმების ბმებიდან ქიმიურ ენერგიას სითბოს გარდაქმნით ("კალორიებს" ჯოლების ნაცვლად საერთო სიტყვებით).
ხახუნისწარმოქმნის სითბოს, ხშირად ჩქარობს. თუ ხელებს სწრაფად მიახვევთ, ისინი სწრაფად თბებიან. ავტომატური იარაღი ისე სწრაფად ისვრის ტყვიებს ლულიდან, რომ ლითონი შეხებისთანავე საშიშად ცხელდება.
თერმული ენერგია და ენერგიის დაზოგვა: მაგალითი
განვიხილოთ მარმარილო, რომელიც გროვდება თასში. "სისტემა" ასევე მოიცავს გარემოს (ანუ დედამიწას მთლიანობაში). გვერდით გადაადგილებისას, მისი მთლიანი ენერგიის მეტი ნაწილი გადაიქცევა გრავიტაციულ პოტენციურ ენერგიად; რადგან იგი ფსკერთან დაჩქარდება, მეტი ენერგია გარდაიქმნება კინეტიკურ ენერგიად. ეს რომ მთლიანი ამბავი ყოფილიყო, მარმარილო სამუდამოდ იზრდებოდა და იზრდებოდა და თითოეული ციკლის განმავლობაში ერთსა და იმავე სიმაღლეს და სიჩქარეს მიაღწევდა.
სამაგიეროდ, ყოველ ჯერზე, როდესაც მარმარილო გვერდით ამოვა, ის ცოტა ნაკლებად ადის და მისი სიჩქარე ბოლოში ცოტათი ნაკლებია, სანამ საბოლოოდ მარმარილო ბოლოში არ დაისვენებს. ეს იმიტომ ხდება, რომ მარმარილოს მოძრაობის მთელი პერიოდის განმავლობაში სულ უფრო მეტი ენერგიის "ღვეზელი" გარდაიქმნებოდა თერმული ენერგიის უფრო და უფრო დიდ "ნაჭერზე" და გაფანტულია გარემოში, რომელიც აღარ გამოიყენება მარმარილო. ბოლოში, სისტემის მთელი ენერგია "გახდა" თერმული ენერგია.
თერმული ენერგიის განტოლება: სითბოს მოცულობა
ერთ-ერთი განტოლება, რომელსაც შეიძლება წააწყდეთ, არის ისსითბოს ტევადობა:
Q = mC \ დელტა T
სადQარის თერმული ენერგია ჯოულებში,მარის მწვავე ობიექტის მასა,გობიექტისაასპეციფიკური სითბო ტევადობადადელტა თარის მისი ტემპერატურის ცვლილება ცელსიუსში. ნივთიერების სპეციფიკური სითბოს ტევადობააენერგიის რაოდენობა, რომელიც საჭიროა ამ ნივთიერების 1 გრამის ტემპერატურის 1 გრადუსი ცელსიუსით ასამაღლებლად.
ამრიგად, უფრო მაღალი სითბური სიმძლავრე ნიშნავს ნივთიერების მოცემული მასისთვის ტემპერატურის ცვლილების მეტ წინააღმდეგობას და უფრო მეტი მასა თავისთავად ნიშნავს უფრო მაღალ სითბოს ტევადობას. ამას აქვს ინტუიციური აზრი; თუ 10 მლ წყალი მიკროტალღურ ღუმელში "მაღალი" გაატარეთ ერთი წუთის განმავლობაში, ტემპერატურის ცვლილება შორს იქნება უფრო მეტი ვიდრე 1000 მლ წყალი გაცხელეთ იმავე ტემპერატურაზე იმავე დროის ხანგრძლივობით.
თერმოდინამიკის კანონები
თერმოდინამიკა არის სისტემაში მუშაობის, სითბოს და შინაგანი ენერგიის ურთიერთქმედების შესწავლა. მნიშვნელოვანია, რომ იგი ეხება მხოლოდ მასშტაბურ დაკვირვებებს, რომელთა გაზომვაც შესაძლებელია; გაზების კინეტიკური თეორია მიმართავს ვიბრაციული დონის ურთიერთქმედებას.
თერმოდინამიკის პირველი კანონიაცხადებს, რომ შინაგანი ენერგიის ცვლილებები შეიძლება აღირიცხოს სითბოს დანაკარგებით: ΔE = Q - W, სადაცΔEარის შინაგანი ენერგიის ცვლილება (Δ არის ბერძნული ასო "დელტა" და აქ ნიშნავს "განსხვავებას"),Qარის გადაცემული თერმული ენერგიის რაოდენობაშევიდასისტემა დავარის შესრულებული სამუშაოავტორისისტემა მიმდებარე ტერიტორიაზე.
თერმოდინამიკის მეორე კანონიაცხადებს, რომ როდესაც სამუშაო შესრულდება, თანხის ოდენობაენტროპიაატმოსფეროში იზრდება. ამრიგად, თერმული ენერგიის დინება მუდმივად იწვევს ენტროპიის ზრდას.
- ენტროპია (ს) არის სახელმწიფო ცვლადი, სისტემის თერმოდინამიკური თვისება, რომელიც თავისუფლად ნიშნავს "აშლილობას" და მისი მოძრაობა შეიძლება გამოხატავდეს, როგორც
\ Delta S = \ frac {\ Delta Q} {T}
თერმოდინამიკის მესამე კანონიაცხადებს, რომ ენტროპიასსისტემა უახლოვდება მუდმივ მნიშვნელობას, როგორც ტემპერატურათახლოსაააბსოლუტური ნული(0 K, ან -273 C).
როდესაც ერთი ობიექტი უფრო მაღალ ტემპერატურაზეა, ვიდრე ახლომდებარე ობიექტი, ეს ტემპერატურული სხვაობა ხელს უწყობს ენერგიის გადაცემას სითბოს სახით გაგრილებულ ობიექტზე.
არსებობს სამი ძირითადი გზა სითბოს გადასაცემად ერთი ობიექტიდან მეორეზე:კონდუქცია(პირდაპირი კონტაქტი),კონვექცია(მოძრაობა თხევადი ან გაზით) და თერმულიგამოსხივება(მოძრაობა სივრცეში).