מעבר חום — הולכה, הסעה וקרינה
- כיתה ז’
- אנרגיה וחום
- 5 דקות קריאה
שלוש הדרכים שבהן מתרחש מעבר חום — הולכה, הסעה וקרינה — איך מבדילים ביניהן, ולמה ידית של סיר מתכת מתחממת. עם תרגיל פתור וסרטון.
התשובה בקצרה
חום עובר תמיד מגוף חם לגוף קר יותר, עד שהטמפרטורות משתוות. יש לכך שלוש דרכים:
- הולכה החום עובר דרך חומר, מחלקיק לחלקיק, בלי שהחומר זז. כך מתחממת כפית בתה.
- הסעה נוזל או גז חם זורם ממקום למקום ולוקח איתו את החום. כך מתחמם חדר מתנור.
- קרינה החום עובר בלי שום חומר, גם דרך ריק. כך מגיע אלינו החום מהשמש.
למי זה מיועד: מעבר חום נלמד בכיתה ז’, אחרי חום וטמפרטורה ומצבי צבירה.
הולכה
כשמכניסים כפית מתכת לתה חם, החלקיקים בקצה שבתוך התה מתחילים לרטוט מהר יותר. הם מתנגשים בשכנים שלהם ומעבירים להם את התנועה, והשכנים מעבירים הלאה — עד שהחום מגיע לידית. הכפית עצמה לא זזה; רק האנרגיה עוברת לאורכה.
יש חומרים שמעבירים חום היטב — מוליכי חום, כמו מתכות. ויש כאלה שמעבירים אותו רע — מבודדים, כמו עץ, פלסטיק ואוויר. זו הסיבה שלסירים יש ידיות מפלסטיק, ושמעיל חם בנוי משכבות שכולאות אוויר.
תרגיל פתור
הנתונים: מכניסים כפית מתכת וכפית עץ לסיר מרק בטמפרטורה של 90 מעלות. אחרי דקה, ידית כפית המתכת הגיעה ל-60 מעלות, וידית כפית העץ ל-25 מעלות. טמפרטורת החדר היא 20 מעלות.
השאלה: בכמה מעלות התחממה כל ידית, ואיזה חומר מוליך חום טוב יותר?
- ההתחממות של ידית המתכת: 60 − 20 = 40
- ההתחממות של ידית העץ: 25 − 20 = 5
- משווים בין השתיים: 40 / 5 = 8
התשובה: ידית המתכת התחממה ב-40 מעלות, וידית העץ ב-5 מעלות בלבד — פי שמונה פחות. המתכת מוליכה חום טוב בהרבה, ולכן לא כדאי להשאיר כפית מתכת בסיר רותח.
הסעה וקרינה
בנוזלים ובגזים החום עובר גם בדרך אחרת. האוויר ליד תנור מתחמם, מתפשט ונעשה פחות צפוף — ולכן הוא עולה למעלה. אוויר קר וצפוף יותר יורד במקומו, מתחמם בתורו, וכך נוצר זרם שמפזר את החום בכל החדר. זו הסעה. גם הרוח שנושבת ליד החוף נוצרת מהסעה, והיא קשורה לשאלה למה הים מתחמם לאט מהחול.
הדרך השלישית לא צריכה חומר בכלל. החום מהשמש עובר כ-150 מיליון קילומטרים של ריק כמעט מוחלט ומגיע אלינו כקרינה. גם מדורה מחממת את הפנים בקרינה — ולכן מרגישים את החום שלה גם כשהרוח נושבת לכיוון השני.
קור עובר מהקרח אל היד?
לא. אין דבר כזה קור שזורם. מה שקורה הוא הפוך: חום עובר מהיד החמה אל הקרח, והיד מתקררת כי היא מאבדת חום. זו גם הסיבה שמתכת מרגישה קרה יותר מעץ באותה טמפרטורה — היא פשוט מוציאה חום מהיד מהר יותר.
איפה רואים את זה בחיים
-
כדור פורח
המבער מחמם את האוויר בתוך הבלון. אוויר חם פחות צפוף מהאוויר שבחוץ, ולכן הבלון עולה — הסעה במלוא הדרה.
-
תרמוס
הדפנות הכפולות עם ריק ביניהן חוסמות הולכה והסעה, והציפוי המבריק מחזיר קרינה. כך המשקה נשאר חם שעות.
-
ידית של סיר
עשויה פלסטיק או עץ — מבודדי חום — כדי שהחום מהסיר לא יגיע אל היד בהולכה.
שאלות נפוצות
למה מתכת מרגישה קרה יותר מעץ, גם כששתיהן באותה טמפרטורה?
כי מתכת מוליכה חום טוב, והיא מושכת חום מהיד מהר. העור מרגיש את קצב איבוד החום, לא את הטמפרטורה עצמה. מדחום יראה ששתיהן בדיוק באותה טמפרטורה.
למה מזגן מותקן למעלה ותנור למטה?
אוויר קר צפוף יותר ויורד, ואוויר חם עולה. מזגן גבוה משחרר אוויר קר שצונח ומתפזר בחדר. תנור נמוך מחמם אוויר שעולה ומסתובב. שניהם מנצלים את ההסעה.
איזו דרך מעבר חום היא החשובה ביותר?
זה תלוי במצב. בסיר על הכיריים שולטת ההולכה, בחדר מחומם ההסעה, ובין השמש לכדור הארץ יש רק קרינה — כי בחלל אין חומר שיעביר חום בשתי הדרכים האחרות.
הולכה, הסעה וקרינה מתערבבות לכם?
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