A hőenergia meghatározásának tudományos módja
A legtöbb ember a hő szóval leírja az érintésre meleg dolgokat, de a tudományban a termodinamikai egyenleteket, különösen a hőt, a kinetikus energia segítségével két rendszer közötti energiaáramlásként határozzák meg. Ez történhet úgy, hogy energiát visz át egy meleg tárgyról egy hűtő tárgyra. Leegyszerűsítve: a hőenergia, más néven pattogás az egyik helyről a másikra a hőenergia vagy a hő részecskéin keresztül egyszerűen átkerül egymásba. Minden anyag hőenergiát tartalmaz, és minél több hőenergia van jelen, annál melegebb lesz egy elem vagy terület.
Melegség és hőmérséklet
A meleg és a hőmérséklet közötti különbség finom, de nagyon fontos. A hőenergia átvitelére utal a rendszerek (vagy testek) között, miközben a hőmérsékletet az egyes rendszerekben (vagy testekben) lévő energia határozza meg. Más szavakkal, a hőenergia, míg a hőmérséklet az energia mértéke. A hő hozzáadja a testhőmérsékletet, míg a hőelvonás csökkenti a hőmérsékletet, így a hőmérsékletváltozások hő jelenléte vagy éppen ellenkezőleg, a hőhiány következményei.
Mérheti a helyiség hőmérsékletét úgy, hogy hőmérőt helyez a helyiségbe, és megméri a környezeti levegő hőmérsékletét. A helyiségmelegítőt bekapcsolhatja a helyiségmelegítő bekapcsolásával. Amint a hő felszabadul a helyiségbe, a hőmérséklet emelkedik.
A részecskék több energiával rendelkeznek magasabb hőmérsékleten, és mivel ez az energia egyik rendszerből a másikba kerül, a gyorsan mozgó részecskék ütköznek a lassabban mozgó részecskékkel. Amint ütköznek, a gyorsabb részecskék energiájuk egy részét átadják a lassabb részecskéknek, és a folyamat addig folytatódik, amíg az összes részecske azonos sebességgel dolgozik. Ezt nevezzük hőegyensúlynak.
Hőegységek
A hő SI mértékegysége egy joule (J) nevű energia. A hőt gyakran kalóriákban (CAL) is mérik, amelyet "egy gramm víz hőmérsékletének 14,5 Celsius fokról 15,5 Celsius fokra emeléséhez szükséges hőmennyiségként" határoznak meg. "Brit hőegységek" vagy Btu mért.
Jelezzen egyezményeket a hőenergia-átvitelhez
A fizikai egyenletekben az átvitt hőmennyiséget általában Q szimbólummal jelölik. A hőátadást pozitív vagy negatív számmal is jelezhetjük. A környezetbe leadott hőt negatív mennyiségként írják le (Q, amikor a hő elnyelődik a környezetből, pozitív értékként íródik (Q> 0).
A hőátadás módjai
A hőátadásnak három alapvető módja van: konvekció, vezetés és sugárzás. Sok otthont a konvekciós folyamat melegít, amely gázok vagy folyadékok útján továbbítja a hőenergiát. Az otthonban, amikor a levegő felmelegszik, a részecskék hőenergiát nyernek, így gyorsabban mozognak, melegedve a hűtő részecskét. Mivel a forró levegő kevésbé sűrű, mint a hideg levegő, emelkedni fog. Amint a hűvösebb levegő esik, be lehet vonni fűtési rendszereinkbe, amelyek viszont fel tudják használni a levegőt melegítő gyorsabb részecskéket. Ezt körkörös légáramlásnak tekintjük, és konvekciós áramlásnak nevezzük. Ezek az áramlatok köröznek és melegítik otthonainkat.
A vezetési folyamat a hőenergia átadása egyik szilárd anyagból a másikba, alapvetően két dolog, amelyet megérint. Láthatunk egy példát arra, hogy mikor látunk főzni a tűzhelyen. Amikor a hűvös serpenyőt lefektetjük a forró égőre, a hőenergia átkerül az égőből a serpenyőbe, ami viszont felmelegszik.
A sugárzás olyan folyamat, amelynek során a hő olyan helyeken halad át, ahol nincsenek molekulák, és valójában az elektromágneses energia egyik formája. Bármely tárgy, amelynek hője közvetlen kapcsolat nélkül érezhető, energiát sugároz. Láthatja ezt a napsütésben, a több méternyire lévő tábortűzből fakadó melegség érzésében, és abban is, hogy az emberekkel teli szobák természetesen melegebbek, mint az üres szobák, mert minden ember teste meleg sugárzik.