חום וטמפרטורה

• כיתה ז’
• אנרגיה וחום
• 5 דקות קריאה

למה חום וטמפרטורה הם לא אותו דבר, לאן זורם החום, ומה קורה כשמערבבים מים חמים וקרים — עם תרגיל פתור.

התשובה בקצרה

ההבדל בין חום לטמפרטורה:

1. טמפרטורה היא מדד לכמה חם או קר גוף. מודדים אותה במדחום, במעלות.
2. חום הוא אנרגיה שעוברת מגוף חם לגוף קר, בגלל הפרש הטמפרטורות ביניהם. הוא עובר עד ששני הגופים מגיעים לאותה טמפרטורה.

למי זה מיועד: חום וטמפרטורה נלמדים בכיתה ז’. בכיתה ט’ חוזרים לנושא עם נוסחאות, בפרק על אנרגיית חום.

חום וטמפרטורה — מה ההבדל

בשפת היומיום אומרים “חם היום” ו”יש לו חום” כאילו מדובר באותו דבר. בפיזיקה אלה שני מושגים שונים. כל חומר בנוי מחלקיקים זעירים שנמצאים בתנועה מתמדת. הטמפרטורה מתארת כמה מהר החלקיקים האלה זזים, בממוצע: ככל שהגוף חם יותר, החלקיקים שלו נעים מהר יותר.

חום, לעומת זאת, הוא אנרגיה בתנועה. הוא עובר מגוף לגוף רק כשיש ביניהם הפרש טמפרטורות, ותמיד בכיוון אחד: מהחם אל הקר. הדוגמה הכי ברורה: בכוס תה רותח הטמפרטורה גבוהה יותר מאשר באמבטיה חמה. אבל באמבטיה יש הרבה יותר מים, ולכן אגורה בה הרבה יותר אנרגיה.

שיווי משקל תרמי

כששני גופים בטמפרטורות שונות נוגעים זה בזה, חום עובר מהחם לקר. החם מתקרר, הקר מתחמם, והתהליך נעצר כשהטמפרטורות משתוות. המצב הזה נקרא שיווי משקל תרמי. כך עובד גם המדחום: הוא מקבל חום מהגוף שלכם, עד שהטמפרטורה שלו שווה לשלכם — ורק אז הוא מראה את התוצאה.

כשמערבבים שתי כמויות שוות של אותו נוזל, קל לחשב את הטמפרטורה הסופית. האנרגיה שהנוזל החם מאבד שווה לאנרגיה שהקר מקבל, ולכן הטמפרטורה נעצרת בדיוק באמצע.

תרגיל פתור

הנתונים: מערבבים ליטר מים בטמפרטורה של 20 מעלות עם ליטר מים בטמפרטורה של 60 מעלות.
השאלה: מה תהיה הטמפרטורה של התערובת?

1. בודקים שהנוסחה מתאימה: שתי הכמויות שוות, ושתיהן מים. לכן הטמפרטורה הסופית באמצע: T = (20 + 60) / 2
2. מחשבים: T = 80 / 2 = 40 המים החמים התקררו ב־20 מעלות, והקרים התחממו ב־20 מעלות.

התשובה: התערובת תגיע ל־40 מעלות, בהנחה שלא אבד חום לסביבה. T = 40 °C

שימו לב: הנוסחה הזו עובדת רק לכמויות שוות של אותו חומר. אם מערבבים ליטר מים רותחים עם דלי מים קרים, התוצאה תהיה קרובה הרבה יותר לטמפרטורת הדלי. וכשמערבבים חומרים שונים, משפיע גם החום הסגולי של כל אחד מהם: אותה כמות חום מחממת כל חומר בכמות מעלות אחרת.

למה מתכת מרגישה קרה

בחדר שבו כל החפצים עומדים זמן רב, כולם באותה טמפרטורה — גם כפית המתכת וגם השולחן מעץ. ובכל זאת, המתכת מרגישה קרה יותר. הסיבה: מתכת היא מוליך חום טוב. היא מושכת חום מהיד שלכם מהר, והיד מרגישה את איבוד החום כ”קור”. עץ מוליך חום לאט, ולכן היד כמעט לא מאבדת חום.

איפה רואים את זה בחיים

• שמיכה בחורף

  שמיכה לא מייצרת חום. היא מבודדת, ומאטה את מעבר החום מהגוף שלכם אל האוויר הקר בחדר.

• כפית בכוס תה

  הידית של כפית מתכת מתחממת תוך רגעים, כי חום זורם דרך המתכת מהתה אל הקצה. כפית פלסטיק נשארת קרירה.

• קרח במשקה

  הקרח קולט חום מהמשקה ונמס. המשקה מאבד חום ומתקרר, עד ששניהם באותה טמפרטורה.

שאלות נפוצות

באילו יחידות מודדים חום וטמפרטורה?

טמפרטורה מודדים במעלות צלזיוס. בפיזיקה משתמשים גם בקלווין: מוסיפים 273 למספר המעלות בצלזיוס. חום, כמו כל אנרגיה, מודדים בג’אול.

איך עובד מדחום?

רוב החומרים מתרחבים כשהם מתחממים. במדחום הישן, נוזל בתוך צינור דק מתרחב ועולה כשהטמפרטורה עולה. מדחומים דיגיטליים משתמשים ברכיב חשמלי שמשתנה עם הטמפרטורה.

למה חום עובר רק מחם לקר?

כי החלקיקים בגוף החם נעים מהר יותר. כשהם מתנגשים בחלקיקים האיטיים של הגוף הקר, הם מעבירים להם חלק מהתנועה. התהליך נמשך עד שהתנועה הממוצעת בשני הגופים שווה.

המבחן על חום מתקרב?

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

לקורס כיתה ז’

או מתחילים בחינם: חוברת הפיזיקה לכיתה ז’, להורדה