θερμότητα

θερμότητα
Μορφή ενέργειας που μεταφέρεται από ένα σώμα σε ένα άλλο λόγω της ύπαρξης διαφοράς θερμοκρασίας. Στην πλήρη και ακριβή έννοια του όρου θ. φτάσαμε μόνο όταν έγινε δυνατό να αποδειχθεί πειραματικά και θεωρητικά η ισοδυναμία μεταξύ θ. και ενέργειας. Η θεμελίωση της ισοδυναμίας της θερμότητας με τις άλλες μορφές ενέργειας έγινε από τον Βρετανό φυσικό Τζέιμς Τζάουλ (1818-1889). Η φυσιολογική αίσθηση του θερμού και του ψυχρού μάς δίνει μία εσφαλμένη έννοια της θ., γιατί, πράγματι, αυτή υποδείκνύει μάλλον (κατά προσέγγιση και υποκειμενικά) τη θερμοκρασία ενός σώματος. Ακόμα και όταν εφαρμόσουμε αντικειμενική μέτρηση της θερμοκρασίας με τη χρήση θερμομέτρων (βλ. λ.), μπορούμε να σκεφτούμε ότι η μεταβολή της θερμοκρασίας των σωμάτων είναι ένα μέτρο της ποσότητας της θ. που παίρνουν ή παρέχουν τα σώματα. Αλλά αυτό δεν είναι πάντα αληθινό, γιατί αν, για παράδειγμα, παρέχουμε θ. σε μία ομογενή μάζα κατά ένα μέρος στερεή και κατά ένα μέρος λιωμένη, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή, εφόσον υπάρχει ακόμα μία μικρή ποσότητα στερεού σώματος. Επίσης μπορούμε να παρέχουμε θ. σε ένα υγρό που βράζει· η θερμοκρασία παραμένει σταθερή, εφόσον το υγρό δεν έχει εξατμιστεί τελείως. Στις δύο περιπτώσεις, η θ. που παρέχεται δεν προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας, αλλά προσδιορίζει την αλλαγή της κατάστασης ορισμένου σώματος. Από τις γνώσεις που έχουμε για τη δομή των σωμάτων (βλ. λ. άτομο· μόριο) γνωρίζουμε ότι η ποσότητα της θ. που παρέχεται σε ένα σώμα αυξάνει την ενέργεια της κίνησης των σωματιδίων που το αποτελούν, καθώς ανταλλάσουν ενέργεια κατά τις μεταξύ τους συγκρούσεις, και ότι η ποσότητα της θ. που προκαλεί την αλλαγή της κατάστασης συνεπάγεται τη μετατροπή των δεσμών που υπάρχουν μεταξύ αυτών των σωματιδίων στις διάφορες φυσικές καταστάσεις. Στην περίπτωση ενός αερίου, που χρησιμοποιεί την παρεχόμενη ενέργεια για να διασταλεί, ενδέχεται να γίνει μία ισόθερμη μετατροπή, κατά την οποία η παροχή θ. δεν προκαλεί μετατροπές της θερμοκρασίας, αλλά παραγωγή έργου. Τελικά μπορούμε να συμπεράνουμε ότι, γενικά, κατά τη μετάδοση σε ένα σώμα ένα τμήμα αυτής μετατρέπεται σε έργο, το οποίο εκτελούν τα μικροσκοπικά σωματίδια με τη συνεχή κίνησή τους. Στις αρχές του 18ου αι., για να ερμηνεύσουν το φαινόμενο της καύσης, θεωρούσαν ότι η ουσία που καίγεται ελευθερώνει μία στοιχειώδη ουσία (το φλογιστόν), η οποία περιλαμβάνεται σε λανθάνουσα μορφή στην ύλη. Αργότερα προσπάθησαν να ερμηνεύσουν τα θερμικά φαινόμενα και όχι μόνο αυτά που συνδέονται με την καύση. Υπέθεσαν λοιπόν ότι η θ. είναι ένα αβαρές ρευστό, που το ονόμασαν θερμικό, το οποίο, όταν εισχωρεί ανάμεσα στα πιο μικρά σωματίδια της ύλης ενός σώματος, αυξάνει τη θερμοκρασία, ενώ αντίθετα όταν απομακρύνεται, τη χαμηλώνει. Αν και από το δεύτερο μισό του 16ου αι. ο Μπόιλ είχε προωθήσει την υπόθεση ότι η θ. μπορεί να οφείλεται στην κίνηση των σωματιδίων που αποτελούν τα σώματα, μόνο προς το τέλος του 18ου αι. ο κόμης Ράμφορντ έκανε την υπόθεση ότι η θ. είναι μία μορφή κίνησης. Αυτός απέκλεισε την ύπαρξη του θερμικού, επειδή ήταν ασυμβίβαστη με τη μεγάλη ποσότητα θ. που παραγόταν κατά τη λείανση της εσωτερικής επιφάνειας των πυροβόλων, και οδηγήθηκε στο συμπέρασμα ότι η θ. παράγεται με τριβή, προέκυπτε δηλαδή από τη μετατροπή της μηχανικής ενέργειας. Οι θεωρίες του όμως αποδείχθηκαν ανεπαρκείς και μόνο με τις έρευνες του Γερμανού φυσικού Μάγερ (1842) και του Βρετανού φυσικού Τζάουλ (1843-49) έγινε δυνατό να καθοριστεί μία ακριβής σχέση ανάμεσα στην ποσότητα της θ. που παραγόταν και στην ποσότητα της μηχανικής ενέργειας που ήταν αναγκαία για να παραχθεί αυτή. Έτσι τέθηκαν οι βάσεις της θερμοδυναμικής (βλ. λ.). Ο Τζάουλ, που είχε ήδη μελετήσει τους νόμους μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε θ., μέτρησε την ποσότητα έργου που απαιτείται για να παραχθεί μία χιλιοθερμίδα. Βασικά τη συσκευή του Τζάουλ αποτελούσε ένα θερμιδόμετρο, μέσα στο οποίο ήταν τοποθετημένο ένα δοχείο με μια γνωστή ποσότητα νερού, το οποίο θερμαινόταν, λόγω τριβών, με βίαιη ανάδευση ενός τροχού με πτερύγια, που τον κινούσαν δύο βάρη. Ο τροχός μέσω του έργου που παράγει μέσα στο νερό, προσφέρει ενέργεια με αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας. Μετρώντας ο Τζάουλ την άνοδο της θερμοκρασίας στη γνωστή μάζα του ύδατος, κατόρθωσε να καθορίσει τη σχέση που ισχύει μεταξύ αυτής και του έργου που παράγει ο τροχός. Η προκύπτουσα αύξηση της θερμοκρασίας είναι ευθέως ανάλογη του παραγόμενου έργου. Έγινε έτσι δυνατό να προσδιοριστεί η ποσότητα της μηχανικής ενέργειας που χρειαζόταν για να παραχθεί μία χιλιοθερμίδα. Ο Μάγερ έφτασε στα ίδια αποτελέσματα θεωρητικά με αφετηρία την πειραματική παρατήρηση ότι η ειδική θ. ενός αερίου σε σταθερή πίεση είναι μεγαλύτερη της ειδικής θ. με σταθερό όγκο. Το πείραμα αποδεικνύει ότι όταν θερμαίνουμε μία μοναδιαία ποσότητα ενός αερίου ώσπου να υψωθεί η θερμοκρασία κατά 1°C, αν η θέρμανση γίνεται χωρίς να υπάρξει μεταβολή στον όγκο του αερίου (με σταθερό όγκο), απαιτείται μία ποσότητα θ. μικρότερη από αυτή που χρειάζεται για να πετύχουμε την ίδια ύψωση θερμοκρασίας στην περίπτωση κατά την οποία το αέριο θα διαστέλλονταν, έτσι ώστε να κρατήσει αμετάβλητη την πίεσή του (σε σταθερή πίεση). Στη δεύτερη αυτή περίπτωση ένα μέρος της θερμικής ενέργειας καταναλώνεται για να επιτελεστεί ένα έργο (διαστολή). Έτσι αποδεικνύεται η αρχή της ισοδυναμίας της θ. με το μηχανικό έργο. Ο Τζάουλ κατάφερε να δείξει ότι 1 kcal = 4,186,8 joule. Ο λόγος, τώρα, L = 4,1868 joule/cal καλείται μηχανικό ισοδύναμο της θ. Η πειραματική απόδειξη για τη σταθερότητα του αντίστροφου λόγου (θερμικό ισοδύναμο της μηχανικής ενέργειας L’), δηλαδή εκείνου που ισχύει κατά τις μετατροπές της θ. σε μηχανική ενέργεια, είναι δύσκολη. Στις θερμικές μηχανές ένα μέρος της θ. που καταναλώνεται παραμένει θ. και δεν μετατρέπεται σε έργο· η δεύτερη αρχή της θερμοδυναμικής αποδεικνύει την αδυναμία μετατροπής ολόκληρης της θ. σε έργο. Αν όμως υπολογιστεί η ποσότητα της θ., η οποία πράγματι μετατράπηκε και η μηχανική ενέργεια που παράχθηκε, βρίσκουμε ότι το θερμικό ισοδύναμο του τζάουλ είναι: L’ = 0,239 cal/Joule (θερμίδες/Τζάουλ) ειδική θ. Ποσότητα θ. που καταναλώνεται για την ανύψωση κατά 1°C της θερμοκρασίας μάζας ενός γραμμαρίου του εξεταζόμενου σώματος. Το νερό είναι ένα από τα σώματα που έχουν την υψηλότερη ειδική θ. Θεωρείται συμβατικά ίση με 1. Από αυτό συνάγεται ότι οι ειδικές θ. του μεγαλύτερου μέρους των άλλων σωμάτων θα έχουν τιμές μικρότερες της μονάδας. Για τα αέρια που διαστέλλονται σημαντικά εξαιτίας της θέρμανσης και επιτελούν έργο ανάλογο προς τη θ. που απορροφάται, διακρίνουμε μία ειδική θ. με σταθερή πίεση και μία ειδική θ. με σταθερό όγκο (συνήθως χρησιμοποιούμε τη γραμμομοριακή ειδική θ. υπό σταθερή πίεση CP ή υπό σταθερό όγκο Cv). Για τα στερεά και τα υγρά, τα αποτελέσματα της μεταβολής του όγκου ως συνέπεια των μεταβολών της θερμοκρασίας είναι πρακτικά αμελητέα κατά τον προσδιορισμό των ειδικών θ. Στην περίπτωση των σωμάτων που υπάρχουν είτε σε υγρή είτε σε στερεή κατάσταση, η ειδική θ. της υγρής κατάστασης είναι συνήθως μεγαλύτερη από την ειδική θ. στερεής κατάστασης. Ο πάγος, για παράδειγμα, έχει ειδική θ. περίπου στο μισό της ειδικής θ. του νερού. Νόμος των Ντιλόνγκ και Πετί. Η μελέτη των ειδικών θ. οδήγησε (1819) τον χημικό Πιερ Λουί Ντιλόνγκ και τον φυσικό Αλέξις Πετί να διατυπώσουν έναν προσεγγιστικό νόμο για τη θερμοχωρητικότητα ενός σώματος σε στερεή κατάσταση. Ο νόμος αυτός, που αρχικά ήταν εμπειρικός, μπορεί να επιβεβαιωθεί κατά καλή προσέγγιση με βάση την κινητική θεωρία. Προβλέπει ότι η γραμμομοριακή θερμοχωρητικότητα ενός στερεού, για θερμοκρασίες μεγαλύτερες από αυτή του δωματίου, ισούται με 3R, όπου R η σταθερή των αερίων (η τιμή του γινομένου 3R είναι περίπου ίση με 25 joule/mole K). Σε χαμηλές θερμοκρασίες, οι θερμοχωρητικότητες των στερεών τείνουν μη γραμμικά προς το μηδέν με αποτέλεσμα η συμπεριφορά αυτή να μην προβλέπεται από τον νόμο Ντιλόνγκ-Πετί και να χρήζει κβαντομηχανικής προσέγγισης. θερμίδα. Μονάδα μέτρησης της θερμότητας. Βλ. λ. θερμίδα. θερμιδόμετρο. Συσκευή κατάλληλη να προσδιορίζει την ποσότητα της θ. (ουσιαστικά μετρά την ειδική θ.) που παρέχεται ή απορροφάται από ένα σώμα το οποίο έρχεται σε θερμική επαφή με ένα άλλο, με τη μέτρηση των αποτελεσμάτων που προκαλούνται στο τελευταίο σώμα, από την ποσότητα της θ. η οποία μεταβιβάζεται (για παράδειγμα υγροποίηση ή σχηματισμός μίας ορισμένης ποσότητας πάγου, μεταβολές θ., αύξηση ή ελάττωση μίας ηλεκτρικής αντίστασης). Μια διαδεδομένη μέθοδος για τη μέτρηση της ειδικής θ. στερεών ή υγρών είναι η χρήση του θερμιδόμετρου νερού. Αρχικά θερμαίνουμε το σώμα, του οποίου ζητάμε την ειδική θ., σε γνωστή θερμοκρασία Τ1 και μετά το βαπτίζουμε σε δοχείο με νερό (δοχείο Ντιούαρ), επίσης γνωστής θερμοκρασίας, ειδικής θ. και μάζας – Τ0, c0 και m0, αντίστοιχα. Μετά την πάροδο κάποιου χρόνου θα έχουμε την αποκατάσταση θερμικής ισορροπίας, οπότε μετράμε την κοινή θερμοκρασία Τ σώματος-νερού. Στηριζόμενοι τώρα στη διατήρηση της ενέργειας εξισώνουμε τη θερμική ενέργεια που εκλύθηκε από το σώμα (πρώτο μέλος) με αυτή που απορροφήθηκε από το νερό (δεύτερο μέλος), με δεδομένο ότι το σύστημά μας είναι μονωμένο. Από τον νόμο της θερμιδομετρίας έχουμε: -m1c1(T-T1) = m0c0(T-T0). Αν λύσουμε ως προς c1, βρίσκουμε τη ζητούμενη ειδική θ. Ένα άλλο είδος θερμιδόμετρου, κατάλληλο για τη μέτρηση των ποσοτήτων θ. που εναλλάσσονται μεταξύ αντικειμένων σε θερμοκρασία ανώτερη των 0°C, είναι το θερμιδόμετρο πάγου. Στο θερμιδόμετρο του τύπου αυτού, το αντικείμενο βυθίζεται σε ένα δοχείο που περιέχει μια μάζα πάγου αρκετά μεγαλύτερη από τη μάζα του αντικειμένου. Αυτό παραχωρεί μέρος από τη θερμική του ενέργεια προς τον πάγο, ώσπου να αντικατασταθεί η θερμική ισορροπία. Η θ. που παραχωρήθηκε προκαλεί την τήξη ενός μέρους του πάγου. Γνωρίζοντας ότι για την τήξη ενός γραμμαρίου πάγου χρειάζονται 79,4 θερμίδες, αρκεί να πολλαπλασιάσουμε τη μάζα του νερού που παράγεται, εκφρασμένη σε γραμμάρια, επί αυτό τον αριθμό για να έχουμε την ποσότητα της θ. που έφυγε από το σώμα. Η μέτρηση είναι προσεγγιστική προς το λιγότερο, γιατί ο πάγος συγκρατεί ένα μέρος του νερού το οποίο αφαιρείται από τη μέτρηση. Για τη μέτρηση μικρών ποσοτήτων θ. χρησιμοποιούνται ειδικά θερμιδόμετρα. Μεταξύ αυτών, ιδιαίτερα σημαντικά και διαδεδομένα είναι αυτά που εκμεταλλεύονται το φαινόμενο Τζάουλ και εκείνο κατά το οποίο η ηλεκτρική αντίσταση αγωγού μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία. Για τη μέτρηση της θερμικής ισχύος των καυσίμων χρησιμοποιούνται οι λεγόμενες θερμιδομετρικές βόμβες, χαλύβδινοι θάλαμοι μέσα στους οποίους καίγεται με ηλεκτρικό ρεύμα το υγρό ή στερεό καύσιμο (αντιδράσεις καύσης) το οποίο εξετάζεται. Η παραγόμενη θ. μετριέται από την αύξηση της θερμοκρασίας μιας μάζας νερού που βρίσκεται σε θερμική επαφή στους θαλάμους. Τέλος, με τη χρήση θερμιδόμετρων απλού τύπου γίνεται ο προσδιορισμός της θ. αντιδράσεων εξουδετέρωσης ή διάλυσης. ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΟ ΠΑΓΟΥ Ένα ενδιαφέρον πεδίο μελέτης της θερμότητας είναι η έρευνα της χημικής και φυσικής συμπεριφοράς των σωμάτων στις πολύ υψηλές και πολύ χαμηλές θερμοκρασίες· στη φωτογραφία, μια διάταξη για τη μελέτη του γραφίτη σε θερμοκρασίες που πλησιάζουν τους 2000°C.
* * *
η (ΑΜ θερμότης) [θερμός]
η κατάσταση θέρμανσης ενός σώματος, η αίσθηση που προκαλεί ένα θερμό σώμα
νεοελλ.
1. καύσωνας, ζέστη
2. μορφή ενέργειας που οφείλεται στην αύξηση τής κινητικότητας τών στοιχειωδών σωματιδίων τής ύλης, μεταδίδεται με ακτινοβολία ή με μεταφορά από το ένα σώμα στο άλλο, γίνεται αντιληπτή από τις αισθήσεις και είναι ικανή να προκαλέσει την άνοδο τής θερμοκρασίας, τη διαστολή, την πήξη, την εξάτμιση ή την αποσύνθεση τών σωμάτων
3. φυσ. κλάδος τής φυσικής που έχει ως αντικείμενο τα θερμικά φαινόμενα
4. φρ. α) φυσ. «ειδική θερμότητα» — η ποσότητα τής θερμότητας που απαιτείται για τη μετατροπή κατά ένα κέλβιν τής θερμοκρασίας μιας μονάδας μάζας ενός υλικού
β) γεωλ. «γηγενής θερμότητα» — η παρατηρούμενη μεγάλη θερμοκρασία στο εσωτερικό τής γης
γ) βιολ. «ζωική θερμότητα» — θερμότητα η οποία παράγεται από έναν ζωντανό οργανισμό κατά τη διάρκεια διαφόρων λειτουργιών
νεοελλ.-μσν.
θέρμη, εγκαρδιότητα
(μσν. θερμοκρασία
αρχ.
ένταση αισθήματος, οξύτητα, πάθος.

Dictionary of Greek. 2013.

Игры ⚽ Поможем написать курсовую

Look at other dictionaries:

  • θερμότητα — η 1. ζέστη, μορφή ενέργειας: Ο Ήλιος είναιη βασικότερη πηγή θερμότητας για τη Γη. – Μετάδοση θερμότητας. 2. εγκαρδιότητα: Μας δέχτηκαν με θερμότητα. – Χάθηκε η παλιά θερμότητα από τις σχέσεις μας …   Νέο ερμηνευτικό λεξικό της νεοελληνικής γλώσσας (Новый толковании словарь современного греческого)

  • θερμότητα — θερμότης heat fem acc sg …   Greek morphological index (Ελληνική μορφολογικούς δείκτες)

  • ειδική θερμότητα ή ειδική θερμοχωρητικότητα — Η θερμοχωρητικότητα ανά μονάδα μάζας, δηλαδή το ποσό της θερμότητας που απαιτείται για την ανύψωση της θερμοκρασίας μιας μονάδας μάζας ενός υλικού κατά έναν βαθμό Κέλβιν. Στο διεθνές σύστημα μονάδων η ε.θ. μετριέται σε τζάουλ ανά χιλιόγραμμο και… …   Dictionary of Greek

  • λανθάνουσα θερμότητα — Όρος της φυσικής. Αν θεωρήσουμε ένα θερμοδυναμικό σύστημα σε ισορροπία, που αποτελείται από δύο φάσεις (για παράδειγμα, υγρή αέρια) της ίδιας θερμοκρασίας, μπορούμε με κατάλληλες ενέργειες –προσφορά θερμότητας– να προκαλέσουμε τη μετατροπή της… …   Dictionary of Greek

  • θερμότητ' — θερμότητα , θερμότης heat fem acc sg θερμότητι , θερμότης heat fem dat sg θερμότητε , θερμότης heat fem nom/voc/acc dual …   Greek morphological index (Ελληνική μορφολογικούς δείκτες)

  • Θερμοχημεία ή χημική θερμοδυναμική — Τομέας της φυσικοχημείας που μελετά τις σχέσεις μεταξύ της χημικής και της θερμικής ενέργειας κατά τις χημικές αντιδράσεις. Οι σχέσεις αυτές βασίζονται στους νόμους της διατήρησης της ενέργειας, η οποία στηρίζεται στη γενική υπόθεση ότι η… …   Dictionary of Greek

  • θέρμανση — Διαδικασία με την οποία αυξάνεται η θερμοκρασία σωμάτων ή χώρων. Ανάλογα με το σύστημα παραγωγής της απαιτούμενης θερμότητας για τη θ., υπάρχουν διάφοροι τύποι θ.: με άνθρακα, πετρέλαιο, αέριο, όπου η θερμότητα παράγεται με την καύση· ηλεκτρική θ …   Dictionary of Greek

  • ενέργεια — Ο ορισμός της ε. είναι καρπός μακράς μελέτης και προσπαθειών, οι οποίες εξέτειναν και διεύρυναν την έννοιά της, ώστε να περιλάβει και να πλαισιώσει πλήθος φαινομένων. Σε μια πρώτη προσέγγιση, η ε. μπορεί να οριστεί ως η ικανότητα ενός συστήματος… …   Dictionary of Greek

  • εντροπία — Θερμοδυναμικό μέγεθος. Μεταφράζει σε μαθηματική μορφή τις συνέπειες του δεύτερου θερμοδυναμικού αξιώματος, σύμφωνα με το οποίο η ολοκληρωτική μετατροπή της θερμότητας σε μηχανικό έργο είναι αδύνατη. Από τις πρώτες εμπειρικές γνώσεις, βασισμένες… …   Dictionary of Greek

  • κάμινος — Μηχάνημα και εγκατάσταση (ονομάζεται και φούρνος ή καμίνι) που παράγει θερμότητα με τη χρησιμοποίηση καύσιμων στερεών υγρών και αερίων ή με την εκμετάλλευση της ηλεκτρικής ενέργειας. Εκτός από αυτές τις κ. υπάρχουν επίσης κ. που αξιοποιούν τη… …   Dictionary of Greek

Share the article and excerpts

Direct link
… Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”