Ciepło

Ciepło to ta część energii wewnętrznej, która samorzutnie przechodzi od ciała cieplejszego do chłodniejszego.
Energia może być przekazywana dzięki bezpośrednim oddziaływaniom międzycząsteczkowym, np. w trakcie zderzeń. Energia przekazana na tej drodze układowi lub otoczeniu nazywa się ciepłem.

Ciepło może być przekazywane z układu do otoczenia albo w przeciwnym kierunku tylko wtedy, gdy między układem i otoczeniem istnieje różnica temperatur. Przepływ ciepła powoduje zmianę parametrów stanu układu. Ciepło jest parametrem procesu – nie jest parametrem stanu.

Przekazywanie ciepła wiąże się z faktem, że zderzenia cząsteczek ciała cieplejszego (szybciej się poruszających) z cząsteczkami ciała chłodniejszego (wolniejszych), powodują wymianę energii i pędów pomiędzy nimi, dlatego cząsteczki wolniejsze są przyspieszane a szybsze spowalniane.

W wyniku przekazu ciepła dochodzi najczęściej do wyrównywania temperatur - ciało cieplejsze (oddające ciepło) ochładza się, a ciało chłodniejsze ogrzewa.

Sposoby wymiany cieplnej między układami:

  • konwekcja (tradycyjne ogrzewanie lub ruch prądów morskich) - przekazywanie energii za pomocą cząsteczek poruszających się w układzie od jednego miejsca do drugiego,
  • przekazywanie energii bez transportu materii:
  • przewodzenie ciepła - przekazywanie energii za pomocą zderzeń sąsiednich nieporuszających się cząsteczek,
  • promieniowanie cieplne (promieniowanie słoneczne) - przekazywanie ciepła od układu do układu bez pośrednictwa materii.

Jednostką ciepła jest 1J, co wynika z faktu, że ciepło jest formą energii.

Transport ciepła może zachodzić poprzez:

  • Przewodzenie ciepła – bezpośredni kontakt układów, wymiana energii odbywa się w wyniku oddziaływania cząsteczek ciał;
  • Konwekcję – przenoszenie energii w cieczach i gazach nie na skutek ruchu pojedynczych cząsteczek, a w wyniku ruchu makroskopowych ilości substancji;
  • Promieniowanie elektromagnetyczne.

Ciepło właściwe gazów

W trakcie ogrzewania ciał przyrost temperatury dT dowolnego ciała jest proporcjonalny do ciepła dQ dostarczonego do tego ciała:

dQ= CdT.

Współczynnik proporcjonalności C w tym wzorze nazywa się pojemnością cieplną ciała. Jeżeli ciało składa się z jednolitej substancji, to jego pojemność cieplna jest równa iloczynowi masy ciała m i ciepła właściwego c:

C= cm

gdzie

c=
Q

m Δ T



 Ireneusz Owczarek  ©  2011 - 2013