ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ

ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ

ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Τοποθετούμε ένα δοχείο με νερό πάνω σε μια θερμαντική εστία.Παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία του νερού αυξάνεται.Πάνω στην ίδια εστία τοποθετούμε ένα δοχείο που περιέχει αέρα και την μια βάση του τη κλείνουμε με έμβολο.Τότε παρατηρούμε ότι το έμβολο κινείται.Κατά τη θέρμανση του δοχείου με το νερό λέμε ότι ενέργεια μεταφέρεται από τη φλόγα στο νερό και η θερμοκρασία του νερού αυξάνεται.Κατά τη θέρμανση του δοχείου με τον αέρα,ενέργεια μεταφέρεται από τη φλόγα στον αέρα,το έμβολο κινείται και επομένως αποκτά κινητική ενέργεια.

Α) Η θερμοκρασία του νερού αυξάνεται όταν το θερμάνουμε
          Β) Το έμβολο μετακινείται όταν θερμαίνουμε τον αέρα του δοχείου

 Τώρα θα εκτελέσουμε ένα άλλο πείραμα.Σε δύο μεταλλικά δοχεία Α και Β βάζουμε νερό διαφορετικής θερμοκρασίας,ψυχρό στο Α και θερμό στο Β.
 Σκεπάζουμε τα δοχεία με φελιζόλ (θερμομονωτικό υλικό) και τα φέρνουμε σε επαφή.Ύστερα από λίγο χρόνο διαπιστώνουμε με ένα θερμόμετρο ότι το νερό έχει την ίδια θερμοκρασία και στα δύο δοχεία.

Σε δύο μεταλλικά δοχεία Α και Β βάζουμε νερό διαφορετικής θερμοκρασίας,ψυχρό στο Α και θερμό στο Β

 Από αυτό συμπεραίνουμε,σύμφωνα με την κινητική θεωρία της θερμότητας,ότι η ενέργεια των μορίων του νερού,εξαιτίας της θερμικής κινήσεως,αυξήθηκε στο δοχείο Β.Η μεταβολή αυτή των ενεργειών έγινε δια μεταφοράς ενός ποσού ενέργειας από το θερμότερο δοχείο Β στο ψυχρότερο δοχείο Α.

ΟΡΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

 Από τα παραπάνω παραδείγματα συμπεραίνουμε ότι όταν  έρθουν σε επαφή δύο σώματα με διαφορετικές θερμοκρασίες Τ1 και Τ2(Τ1>Τ2),μετά από κάποιο χρόνο θα αποκτήσουν ίδια θερμοκρασία Τ,μεταξύ των θερμοκρασιών Τ1 και Τ2 (Τ1>Τ>Τ2).Παρατηρούμε ότι  κάτι μεταφέρεται από το θερμότερο προς το ψυχρότερο σώμα.

Θερμότητα ονομάζεται η ενέργεια που μεταφέρεται από ένα σύστημα στο περιβάλλον του ή αντίστροφα,εξαιτίας της διαφοράς θερμοκρασίας ανάμεσα τους και μόνο

 Αυτό που μεταφέρεται είναι ενέργεια.Την ενέργεια αυτή που μεταφέρεται την ονομάζουμε θερμότητα.
 Άρα:

 Θερμότητα ονομάζεται η ενέργεια που μεταφέρεται από ένα σύστημα στο περιβάλλον του ή αντίστροφα,εξαιτίας της διαφοράς θερμοκρασίας ανάμεσα τους και μόνο.

 Τη θερμότητα την συμβολίζουμε με Q.

 Γενικότερα με τον όρο θερμότητα μπορούμε να ορίσουμε τη μεταφορά ενέργειας από ένα σύστημα προς το περιβάλλον του,σαν συνέπεια μόνο της διαφοράς θερμοκρασίας.

Η θερμότητα μεταφέρεται από το σώμα μεγαλύτερης προς το σώμα μικρότερης θερμοκρασίας

 Η θερμότητα μεταφέρεται από το σώμα μεγαλύτερης προς το σώμα μικρότερης θερμοκρασίας.Με την έννοια της θερμότητας μπορούμε να περιγράψουμε μεταβολές που συμβαίνουν όταν δύο σώματα διαφορετικής θερμοκρασίας έρθουν σε επαφή μεταξύ τους.

Δύο σώματα διαφορετικής θερμοκρασίας έρχονται σε επαφή μεταξύ τους.Η θερμότητα μεταφέρεται από το σώμα μεγαλύτερης προς το σώμα μικρότερης θερμοκρασίας

 Η θερμότητα δεν πρέπει να συγχέεται με τη θερμοκρασία.Η θερμότητα είναι ενέργεια ενώ η θερμοκρασία είναι το μέγεθος που επινοήσαμε για να μετράμε αντικειμενικά πόσο ζεστό ή κρύο είναι ένα σώμα.

ΜΟΝΑΔΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

 Η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας.Έτσι,η μονάδα μέτρησής της στο Διεθνές σύστημα μονάδων (SI) είναι το 1 Joule (1 J).Στην καθημερινή μας ζωή χρησιμοποιείται ως μονάδα ενέργειας για τη θερμότητα η μία θερμίδα (1 cal) και η χιλιοθερμίδα (1 kcal) που ήταν η μονάδα που χρησιμοποιήθηκε αρχικά για τη θερμότητα.

 Μια χιλιοθερμίδα ονομάζεται το ποσό θερμότητας που πρέπει να δώσουμε σε ένα λίτρο νερού που βρίσκεται σε ατμοσφαιρική πίεση για να αυξηθεί η θερμοκρασία του κατά ένα βαθμό.

Η Βρετανική μονάδα θερμότητας (Btu) 

 Οι μονάδες θερμότητας έχουν μεταξύ τους τις ακόλουθες σχέσεις:

                                                                             1 cal=4,2 J

                                                                             1 kcal=1000 cal=4200 J 

 Στο Τεχνικό Σύστημα η μονάδα θερμότητας είναι η Βρετανική μονάδα θερμότητας (Btu) που ορίζεται σαν η θερμότητα η αναγκαία για να αυξηθεί η θερμοκρασία μίας λίβρας νερού από τους 63 στους 64 βαθμούς Φαρενάιτ.

ΤΟ ΠΡΟΣΗΜΟ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

 Για το πρόσημο της θερμότητας,δεχόμαστε ότι:
α) Η θερμότητα Q είναι θετική,όταν προσφέρεται από το περιβάλλον στο σύστημα.

Για το πρόσημο της θερμότητας,δεχόμαστε ότι η θερμότητα Q είναι θετική,όταν προσφέρεται από το περιβάλλον στο σύστημα,ενώ η θερμότητα Q είναι αρνητική,όταν προσφέρεται από το σύστημα στο περιβάλλον

β) Η θερμότητα Q είναι αρνητική,όταν προσφέρεται από το σύστημα στο περιβάλλον.

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ

 Η θερμότητα δεν είναι καταστατική μεταβλητή,δηλαδή δεν χαρακτηρίζει την κατάσταση ισορροπίας ενός συστήματος.
 Έτσι:

α) Όταν το σύστημα βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας,δεν έχει νόημα η φράση "το σύστημα έχει θερμότητα Q"
β) Όταν το σύστημα μεταβαίνει από μια αρχική κατάσταση ισορροπίας Α σε μια τελική κατάσταση ισορροπίας Β,δεν έχει νόημα η φράση "η μεταβολή της θερμότητας είναι ΔQ=QΒ-QA.

Η θερμότητα εμφανίζεται μόνο κατά την διάρκεια της μεταβολής και η τιμή της εξαρτάται,όχι μόνο από την αρχική και τελική κατάσταση ισορροπίας,αλλά και από τον τρόπο που γίνεται η μεταβολή

 Η θερμότητα είναι μεταβλητή μεταβολής,δηλαδή εμφανίζεται μόνο κατά την διάρκεια της μεταβολής και η τιμή της εξαρτάται,όχι μόνο από την αρχική και τελική κατάσταση ισορροπίας,αλλά και από τον τρόπο που γίνεται η μεταβολή.Έτσι,για μια ποσότητα εν κινήσει όπως είναι η θερμότητα,έχει νόημα μόνο η φράση "στο σύστημα προσφέρεται ή αφαιρείται θερμότητα Q".