אנרגיית חום

• כיתה ט’
• אנרגיה וחום
• 5 דקות קריאה

איך מחשבים כמה אנרגיה צריך כדי לחמם משהו, מה זה חום סגולי, ולמה הים חם בלילה והחול קר — עם נוסחה ותרגיל פתור.

התשובה בקצרה

אנרגיית חום היא אנרגיה שעוברת מגוף חם לגוף קר. כמות האנרגיה שצריך כדי לחמם חומר תלויה בשלושה דברים:

1. המסה — כמה חומר מחממים.
2. שינוי הטמפרטורה — בכמה מעלות רוצים לחמם.
3. החום הסגולי — תכונה של החומר, שאומרת כמה קשה לחמם אותו.

למי זה מיועד: אנרגיית חום נלמדת בכיתה ט’. אם עוד לא ברור לכם ההבדל בין חום לטמפרטורה, כדאי להתחיל במאמר על חום וטמפרטורה.

איך מחשבים אנרגיית חום

כדי לחמם סיר מלא מים לוקח יותר זמן מאשר לחמם כוס. וכדי להרתיח מים לוקח יותר זמן מאשר לחמם אותם רק קצת. כלומר, האנרגיה הדרושה גדלה עם המסה ועם שינוי הטמפרטורה. אבל יש גורם שלישי: החומר עצמו. קילו מים דורש כמעט פי עשרה אנרגיה מקילו ברזל, כדי להתחמם באותה מידה.

התכונה הזו נקראת חום סגולי: כמה ג’אול צריך כדי לחמם קילוגרם אחד של החומר במעלה אחת. לכל חומר יש חום סגולי משלו, ובתרגילים הוא תמיד נתון. למים הוא כ־4,200.

תרגיל פתור

הנתונים: בקומקום יש 2 קילוגרם מים בטמפרטורה של 20 מעלות. מחממים אותם ל־70 מעלות. החום הסגולי של מים הוא 4,200 ג’אול לקילוגרם למעלה.
השאלה: כמה אנרגיית חום צריך?

1. מחשבים את שינוי הטמפרטורה — הסופית פחות ההתחלתית: ΔT = 70 − 20 = 50
2. מציבים בנוסחה: Q = 2 · 4200 · 50 = 420000

התשובה: צריך 420,000 ג’אול, כלומר 420 קילו־ג’אול. Q = 420 kJ

חום סגולי — למה מים מתחממים לאט

למים יש חום סגולי גבוה במיוחד. זה אומר שצריך הרבה אנרגיה כדי לחמם אותם — וגם שהם משחררים הרבה אנרגיה כשהם מתקררים. לחול, לעומת זאת, יש חום סגולי נמוך בהרבה.

לכן בקיץ, בצהריים, החול בחוף לוהט והים נעים. השמש נותנת לשניהם אותה אנרגיה, אבל החול מתחמם הרבה יותר. בלילה זה מתהפך: החול מתקרר מהר, והים שומר על החום שלו.

שלוש דרכים שבהן חום עובר

1. הולכה — חום עובר דרך חומר, מחלקיק לחלקיק, כשהחומר עצמו לא זז. כך מתחממת ידית של כפית בכוס תה.
2. הסעה — בנוזלים ובגזים, החלק החם עולה והקר יורד, ונוצרת זרימה שמפזרת את החום. כך מתחמם חדר מתנור.
3. קרינה — חום עובר גם דרך חלל ריק, כקרינה. כך מגיע אלינו החום של השמש.

איפה רואים את זה בחיים

• בקבוק מים חמים

  מים אוגרים הרבה חום ומשחררים אותו לאט. לכן בקבוק מים חמים מחמם את המיטה במשך שעות.

• דוד שמש

  השמש מחממת את המים בקולטים על הגג. בזכות החום הסגולי הגבוה, המים נשארים חמים גם אחרי השקיעה.

• מזגן בתקרה

  אוויר קר יורד ואוויר חם עולה. לכן מזגן מתקינים גבוה — כך ההסעה מפזרת את האוויר הקר בכל החדר.

שאלות נפוצות

מה זה חום סגולי?

כמות האנרגיה שצריך כדי לחמם קילוגרם אחד של חומר במעלה אחת. למים זה כ־4,200 ג’אול, לאלומיניום כ־900, ולברזל כ־450. ככל שהמספר גדול יותר, קשה יותר לחמם את החומר.

מה ההבדל בין אנרגיית חום לטמפרטורה?

טמפרטורה אומרת כמה חם הגוף. אנרגיית חום היא כמות האנרגיה שעוברת כדי לשנות את הטמפרטורה. לכוס מים חמים ולאמבטיה חמה יכולה להיות אותה טמפרטורה בערך, אבל באמבטיה יש הרבה יותר אנרגיה.

מה קורה כשהטמפרטורה יורדת?

שינוי הטמפרטורה יוצא שלילי, וגם האנרגיה בנוסחה יוצאת שלילית. המשמעות: הגוף מסר חום לסביבה, במקום לקבל.

תרגילי חום סגולי מבלבלים?

בקורס הפיזיקה לכיתה ט’ כל נושא מוסבר בסרטון, עם תרגילים פתורים לאורך הדרך. משלמים פעם אחת, והקורס נשאר אצלכם.

לקורס כיתה ט’

או מתחילים בחינם: חוברת הפיזיקה לכיתה ט’, להורדה