חום וטמפרטורה
לעתים קרובות אנו משתמשים במילים יומיומיות כדי לתאר מושגים מדעיים. לדוגמה, אנו משתמשים במילה “חום” כדי לתאר את התחושה שאנו מקבלים כאשר אנו נוגעים במשהו חם. אבל במדע, ל”חום” יש משמעות ספציפית – הוא מתייחס לאנרגיה המועברת בין שני עצמים כאשר יש להם טמפרטורות שונות.
אנרגיה תרמית
זה המקום שבו דברים יכולים להיות קצת מבלבלים. מדענים משתמשים במילה “חום” גם כדי לתאר משהו אחר – אנרגיה תרמית. המילה “טמפרטורה” מתייחסת למידת החום או הקור של חפץ, כפי שנמדד במדחום.
אז למה חשוב להשתמש בשפה מדויקת במדע? ובכן, זה בגלל שלמילים יומיומיות יכולות להיות משמעויות מרובות, מה שיכול להקשות על הבנת מושגים מדעיים. לדוגמה, אם מישהו אומר לך שהוא מרגיש “חם”, אתה עלול לחשוב שהוא מדבר על טמפרטורת הגוף שלו. אבל במדע, “חם” יכול להתייחס גם למשהו שיש לו הרבה אנרגיה תרמית.
שיווי משקל תרמודינמי
כאשר שני גופים בטמפרטורות שונות באים במגע, הם מתחילים להשוות טמפרטורות. זה ידוע בשם שיווי משקל תרמודינמי. כששני הגופים באים במגע – הגוף החם מתקרר, והגוף הקר מתחמם עד שהם מגיעים לאותה טמפרטורה.
העברת חום
חום הוא צורת אנרגיה העוברת מגוף חם יותר לגוף קר יותר. אנו יכולים להבין זאת טוב יותר על ידי חשיבה על האופן שבו גופים מתרחבים כאשר הם מחוממים. זו הסיבה שהמדחומים הראשונים נבנו על בסיס התפשטות הכספית בעת חימום. מדי חום רפואיים משתמשים בשיטה זו עד היום.
מדידת טמפרטורה
כאשר אנו מצמידים מדחום לגופנו, הטמפרטורה של המדחום עולה, ועמוד הכספית מתארך. זה אומר לנו את טמפרטורת הגוף שלנו. זה מדהים איך אנחנו יכולים למדוד טמפרטורה באמצעות אורך!
גרף הטמפרטורה לאורך זמן מראה כיצד הפרש הטמפרטורה בין שני גופים יורד עד שהם מגיעים לשיווי משקל תרמי.
דוגמאות
דוגמה 1: מדוע כפית מתכת מרגישה קרה למגע גם כשהיא בטמפרטורת החדר?
פתרון: מתכות הן מוליכות חום טובות, מה שאומר שהן יכולות להעביר חום בקלות ממקום אחד לאחר. כאשר אנו נוגעים בכף מתכת, היא סופגת במהירות את החום מהיד שלנו, מה שגורם לה להרגיש קר למגע גם כשהיא בטמפרטורת החדר.
דוגמה 2: מדוע קוביית קרח נמסה כשהיא נשארת בחוץ בטמפרטורת החדר?
פתרון: קוביית קרח נמסה כשהיא נשארת בחוץ בטמפרטורת החדר מכיוון שהאוויר שמסביב חם יותר מקוביית הקרח. אנרגיית חום זורמת מהאוויר החם יותר אל קוביית הקרח הקרה יותר, וגורמת לה להימס ולבסוף להגיע לאותה טמפרטורה כמו סביבתה.
דוגמה 3: מדוע הטמפרטורה של המים עולה כאשר הם מחוממים על כיריים?
פתרון: כאשר מחממים מים על כיריים, אנרגיית החום מהכיריים מועברת למולקולות המים, מה שגורם להן לנוע מהר יותר ולעלות בטמפרטורה. קצב החימום תלוי בעוצמת הכיריים, בנפח המים ובזמן החימום.
חוברת פיזיקה לכיתה ז’
התחילו לפתור תרגילים עם החוברת החינמית שלנו לכיתות ז’!
דוגמה 4: מדוע כפית מתכת שנותרה בכוס תה חם נעשית חמה למגע?
פתרון: כאשר משאירים כפית מתכת בכוס תה חמה, כפית המתכת סופגת אנרגיית חום מהתה. אנרגיית החום מועברת דרך הכף אל הידית ובסופו של דבר אל היד שלך, מה שגורם לכף ולידית להרגיש חמות למגע. זה קורה בגלל שמתכת היא מוליך חום טוב.
שיתוף