Wissenschaft

Definition und Beispiele für Wärmeenergie

Die meisten Menschen verwenden das Wort Wärme, um etwas zu beschreiben, das sich warm anfühlt. In der Wissenschaft werden jedoch thermodynamische Gleichungen, insbesondere Wärme, als Energiefluss zwischen zwei Systemen mittels kinetischer Energie definiert. Dies kann in Form einer Energieübertragung von einem warmen Objekt auf ein kühleres Objekt erfolgen. Einfacher ausgedrückt wird Wärmeenergie, auch Wärmeenergie oder einfach Wärme genannt, von Partikeln, die ineinander prallen, von einem Ort zum anderen übertragen. Alle Materie enthält Wärmeenergie. Je mehr Wärmeenergie vorhanden ist, desto heißer wird ein Gegenstand oder eine Fläche.

 

Wärme gegen Temperatur

Die Unterscheidung zwischen Wärme und  Temperatur  ist subtil, aber sehr wichtig. Wärme bezieht sich auf die Energieübertragung zwischen Systemen (oder Körpern), während die Temperatur durch die Energie bestimmt wird, die in einem singulären System (oder Körper) enthalten ist. Mit anderen Worten, Wärme ist Energie, während Temperatur ein Maß für Energie ist. Das Hinzufügen von Wärme erhöht die Körpertemperatur, während das Entfernen von Wärme die Temperatur senkt. Daher sind Temperaturänderungen das Ergebnis von Wärme oder umgekehrt von Wärmemangel.

Sie können die Temperatur eines Raums messen, indem Sie ein Thermometer in den Raum stellen und die Umgebungslufttemperatur messen. Sie können einem Raum Wärme hinzufügen, indem Sie eine Raumheizung einschalten. Wenn dem Raum Wärme zugeführt wird, steigt die Temperatur.

Teilchen haben bei höheren Temperaturen mehr Energie, und wenn diese Energie von einem System auf ein anderes übertragen wird, kollidieren die sich schnell bewegenden Teilchen mit sich langsamer bewegenden Teilchen. Wenn sie kollidieren, überträgt das schnellere Partikel einen Teil seiner Energie auf das langsamere Partikel, und der Prozess wird fortgesetzt, bis alle Partikel mit der gleichen Geschwindigkeit arbeiten. Dies nennt man thermisches Gleichgewicht.

 

Wärmeeinheiten

Die SI-Einheit für Wärme ist eine Energieform, die als Joule (J) bezeichnet wird. Wärme wird häufig auch in der Kalorie (cal) gemessen, die definiert ist als „die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur von einem Gramm Wasser von 14,5 Grad Celsius auf 15,5 Grad Celsius zu erhöhen „. Wärme wird manchmal auch in „British Thermal Units“ oder Btu gemessen.

 

Unterzeichnen Sie Konventionen für die Übertragung von Wärmeenergie

In physikalischen Gleichungen wird die übertragene Wärmemenge normalerweise mit dem Symbol Q bezeichnet. Die Wärmeübertragung kann entweder durch eine positive oder eine negative Zahl angegeben werden. Wärme, die an die Umgebung abgegeben wird, wird als negative Größe geschrieben (Q <0). Wenn Wärme aus der Umgebung absorbiert wird, wird sie als positiver Wert geschrieben (Q> 0).

 

Möglichkeiten zur Wärmeübertragung

Es gibt drei grundlegende Möglichkeiten zur Wärmeübertragung: Konvektion, Wärmeleitung und Strahlung. Viele Häuser werden durch den Konvektionsprozess beheizt, der Wärmeenergie durch Gase oder Flüssigkeiten überträgt. Wenn die Luft zu Hause erwärmt wird, gewinnen die Partikel Wärmeenergie, sodass sie sich schneller bewegen und die kühleren Partikel erwärmen können. Da heiße Luft weniger dicht als kalte Luft ist, steigt sie auf. Wenn die kühlere Luft fällt, kann sie in unsere Heizsysteme gesaugt werden, wodurch die schnelleren Partikel die Luft wieder erwärmen können. Dies wird als kreisförmiger Luftstrom betrachtet und als Konvektionsstrom bezeichnet. Diese Strömungen kreisen und heizen unsere Häuser.

Der Leitungsprozess ist die Übertragung von Wärmeenergie von einem Feststoff auf einen anderen, im Grunde genommen zwei Dinge, die sich berühren. Wir können ein Beispiel dafür sehen, wenn wir auf dem Herd kochen. Wenn wir die kühle Pfanne auf den heißen Brenner stellen, wird Wärmeenergie vom Brenner auf die Pfanne übertragen, die sich wiederum erwärmt.

Strahlung ist ein Prozess, bei dem sich Wärme durch Orte bewegt, an denen keine Moleküle vorhanden sind, und tatsächlich eine Form elektromagnetischer Energie ist. Jeder Gegenstand, dessen Wärme ohne direkte Verbindung spürbar ist, strahlt Energie aus. Sie können dies in der Hitze der Sonne sehen, dem Gefühl der Hitze, die von einem Lagerfeuer ausgeht, das mehrere Fuß entfernt ist, und sogar in der Tatsache, dass Räume voller Menschen von Natur aus wärmer sind als leere Räume, weil der Körper jeder Person Wärme ausstrahlt.

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