ΔΙΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Φυσική Β' Γυμνασίου Επιμέλεια: Ιωάννης Γιαμνιαδάκης
Σύνδεση με προηγούμενο Μάθημα Στο κεφάλαιο Θερμότητα έχουμε μάθει: Τι είναι θερμότητα & θερμοκρασία μακροσκοπικά & μικροσκοπικά Μέτρηση θερμοκρασίας Διαστολή - Συστολή Τι γίνεται στις αλλαγές κατάστασης Εξάτμιση - Συμπύκνωση
Ορισμοί Θερμότητας Μακροσκοπικά: Θερμότητα είναι η ενέργεια που εισέρχεται ή εξέρχεται από ένα σώμα, λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας με το περιβάλλον του. Μικροσκοπικά: Θερμότητα εννοούμε την ενέργεια που μεταβάλει είτε την κινητική ενέργεια των ατόμων ή μορίων (μεταβολή θερμοκρασίας) με αποτέλεσμα την αύξηση της μέσης απόστασης μεταξύ τους (διαστολή των σωμάτων), είτε τη δυναμική ενέργεια των ατόμων ή μορίων (αλλαγή φάσεως).
Σήμερα θα μάθουμε Με ποιους τρόπους μεταδίδεται η θερμότητα Παραδείγματα κάθε τρόπου μετάδοσης Τις σύγχρονες απόψεις της φυσικής σχετικά με τη μετάδοση της θερμότητας Τα φωτόνια Την ισχύς της ακτινοβολούμενης ενέργειας
Η θερμότητα διαδίδεται με τρεις τρόπους: με αγωγή, με ρεύματα & με ακτινοβολία
Διάδοση με αγωγή Στη διάδοση της θερμότητας με αγωγή μεταφέρεται ενέργεια δια μέσου του σώματος από περιοχές με υψηλότερη θερμοκρασία προς άλλες με χαμηλότερη μέχρι όλες οι περιοχές να αποκτήσουν την ίδια θερμοκρασία. Στη διάδοση με αγωγή η θερμότητα μεταφέρεται μέσω των συγκρούσεων των δομικών λίθων. Υλικά στα οποία η θερμότητα διαδίδεται με αγωγή πολύ γρήγορα έχουν μεγάλη θερμική αγωγιμότητα, είναι θερμικοί αγωγοί (μέταλλα). Ενώ αυτά στα οποία διαδίδεται πολύ αργά είναι θερμικοί μονωτές (ξύλο, αέρας, πολυστερίνη).
Παράδειγμα διάδοσης με αγωγή Ο μεταλλικός σκελετός του θρανίου και η ξύλινη επιφάνειά του έχουν την ίδια θερμοκρασία. Όταν πιάνουμε το μεταλλικό σκελετό, μεταφέρεται γρήγορα θερμότητα από το χέρι μας προς αυτό. Αντίθετα, όταν πιάνουμε την ξύλινη επιφάνεια, η μεταφορά της θερμότητας γίνεται πολύ πιο αργά και η θερμοκρασία του χεριού μας παραμένει σχεδόν σταθερή.
Διάδοση με ρεύματα Όταν μια ποσότητα υγρού ή αερίου θερμαίνεται, τότε διαστέλλεται, οπότε η πυκνότητά της μειώνεται. Γίνεται αραιότερη, κινείται προς τα πάνω και αντικαθίσταται από άλλη πυκνότερη και ψυχρότερη. Έτσι δημιουργούνται τα ρεύματα μεταφοράς θερμότητας.
Παραδείγματα διάδοσης με ρεύματα Το θερμό ρεύμα του κόλπου του Μεξικού κινείται βορειοανατολικά ως τον πόλο. Ένα ψυχρό ρεύμα έρχεται να το αντικαταστήσει. Οι πορείες των ρευμάτων διασταυρώνονται αλλά αυτά δεν έρχονται σε επαφή. Το θερμό είναι επιφανειακό, ενώ το ψυχρό ρέει βαθειά. Την ημέρα η θερμοκρασία της ακτής είναι υψηλότερη από της θάλασσας. Πάνω από τη στεριά ο αέρας θερμαίνεται και ανυψώνεται & ψυχρός αέρας κινείται από τη θάλασσα προς την ακτή (θαλάσσια αύρα). Τη νύχτα η ακτή είναι ψυχρότερη και ο άνεμος αλλάζει (απόγεια αύρα).
Διάδοση με ακτινοβολία Όλα τα σώματα εκπέμπουν διαρκώς προς το περιβάλλον τους θερμότητα με τη μορφή ακτινοβολίας. Συγχρόνως απορροφούν διαρκώς θερμότητα με τη μορφή ακτινοβολίας από το περιβάλλον τους. Όταν δε μεσολαβεί ύλη μεταξύ των σωμάτων η διάδοση της θερμότητας πραγματοποιείται με ακτινοβολία. Σύμφωνα με τις σύγχρονες απόψεις της φυσικής, η ενέργεια ακτινοβολίας μεταφέρεται από ιδιόμορφα σωμάτια που ονομάζονται φωτόνια. Τα φωτόνια που προκαλούν το αίσθημα της ζέστης ανήκουν στην υπέρυθρη ακτινοβολία. Η θερμότητα διαδίδεται κυρίως με την υπέρυθρη ακτινοβολία. Η ισχύς της ακτινοβολούμενης ενέργειας εξαρτάται: από τη θερμοκρασία του σώματος, το εμβαδόν της επιφάνειας του, την υφή και το χρώμα της επιφάνειας.
Θερμική ακτινοβολία
Ένα δύσκολο πρόβλημα Πώς μετασχηματίζεται η ηλιακή ενέργεια σε αιολική; Η ενέργεια ακτινοβολίας που έρχεται από τον ήλιο απορροφάται από τα μόρια του αέρα, είτε απευθείας είτε έμμεσα, μέσω του εδάφους. Η ηλιακή ενέργεια μετασχηματίζεται σε κινητική ενέργεια των μορίων του αέρα (θερμική ενέργεια). Ο θερμός αέρας ανεβαίνει και η κινητική ενέργεια των μορίων του μετατρέπεται σε δυναμική (Η θερμική ενέργεια μετατρέπεται σε δυναμική). Ο ψυχρός αέρας κινείται για να καταλάβει τη θέση του ανερχόμενου θερμού και έτσι η δυναμική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική (αιολική) ενέργεια.
Ερωτήσεις αξιολόγησης 1/2 Η κίνηση των ανεμοπτέρων είναι πάντα πτωτική Σωστό Λάθος Ο ήλιος εκπέμπει μόνο ορατή ακτινοβολία Σωστό Λάθος Όταν κρατάμε την άκρη μιας βελόνας πάνω σε φωτιά, οι δομικοί λίθοι του μετάλλου και κυρίως τα ηλεκτρόνια συγκρούονται και μεταφέρουν θερμότητα στο χέρι μας. Σωστό Λάθος
Ερωτήσεις αξιολόγησης 2/2 Ένα σπίρτο ανάβει εύκολα αν το πλησιάσουμε από την κάτω μεριά μιας φλόγας κεριού. Σωστό Ο αέρας θεωρείται μονωτής Σωστό Λάθος Λάθος Τα ανοιχτόχρωμα ρούχα απορροφούν μικρότερη ποσότητα θερμότητας που διαδίδεται από τον ήλιο. Σωστό Λάθος
Επόμενο μάθημα Τον ερχόμενο Σεπτέμβρη μετά τις καλοκαιρινές διακοπές Ανοίξτε και κανένα βιβλίο!