אנרגיית תרמית

במאמרים קודמים ראינו מה אנרגיה קינטית ו אנרגיה מכנית. במאמרים אלה הזכרנו אנרגיה תרמית כחלק מהאנרגיה המשפיעה על הגוף המדובר ומחזיק בו. אנרגיית תרמית זו האנרגיה של כל החלקיקים המרכיבים גוף. כאשר הטמפרטורה נעה בין עלייה לירידה, פעילות הגוף עולה. אנרגיה פנימית זו עולה ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר ויורדת כשהיא נמוכה יותר.

כעת אנו הולכים לנתח היטב את סוג האנרגיה הזה ולהשלים את הידע שלנו אודות סוגי האנרגיה השונים הקיימים. האם אתה רוצה ללמוד עוד על זה? המשיכו לקרוא ותגלו.

מאפייני אנרגיה תרמית

האנרגיה היא שמפריעה בתהליכים הקלוריים השונים המתרחשים כאשר גופים בטמפרטורות שונות באים במגע. כל עוד הגופים שומרים על חיכוך ביניהם, אנרגיה זו תועבר מגוף אחד לאחר. זה מה שקורה, למשל, כאשר אנו מניחים את ידנו על משטח. אחרי רגע, על פני השטח תהיה הטמפרטורה של היד, כי הוא נתן לו את זה.

הרווח או האובדן של אנרגיה פנימית זו במהלך התהליך זה נקרא חום. אנרגיה תרמית נרכשת ממספר אמצעים שונים. לכן, לכל גוף שיש לו טמפרטורה מסוימת יש אנרגיה פנימית בפנים.

דוגמאות לאנרגיה תרמית

בואו נסתכל מקרוב על המקורות לרכישת אנרגיה תרמית:

• הטבע והשמש הם שני מקורות אנרגיה המספקים אנרגיה פנימית לגופים. לדוגמא, כאשר מגהץ נחשף ברציפות לשמש, הטמפרטורה שלו עולה משום שהוא סופג אנרגיה פנימית. בנוסף, מלך הכוכבים הוא הדוגמה המובהקת ביותר לאנרגיה תרמית. זהו המקור הגדול ביותר הידוע של אנרגיה תרמית. בעלי חיים שלא מסוגלים לווסת את הטמפרטורה שלהם מנצלים את מקור האנרגיה הזה לשם כך.
• מים רותחים: ככל שטמפרטורת המים עולה, האנרגיה התרמית של המערכת כולה מתחילה להתרבות. הגיע הזמן בו עליית הטמפרטורה באנרגיה תרמית מאלצת את המים לשינוי פאזה.
• קמינים: האנרגיה המיוצרת בארובות מגיעה מעליית האנרגיה התרמית. כאן נשמר בעירה של חומר אורגני כך שניתן יהיה לשמור על הבית חם.
• תנור חימום: משמש להגדלת טמפרטורת המים בצורה דומה לזו שאנו רותחים.
• תגובות אקסותרמיות המתרחשים באמצעות שריפת דלק כלשהו.
• תגובות גרעיניות שמתרחשים על ידי ביקוע גרעיני. זה קורה גם כאשר זה מתרחש על ידי היתוך של הגרעין. כאשר לשני אטומים יש מטען דומה, הם מתחברים יחד כדי שיהיה להם גרעין כבד יותר ובמהלך התהליך הם משחררים כמות גדולה של אנרגיה.
• אפקט הג'ול מתרחש כאשר מוליך מזרם זרם חשמלי והאנרגיה הקינטית שיש לאלקטרונים הופכת לאנרגיה פנימית כתוצאה מהתנגשויות מתמשכות.
• כוח החיכוך זה גם מייצר אנרגיה פנימית, שכן יש גם חילופי אנרגיה בין שני גופים, בין אם זה תהליך פיזיקלי או כימי.

כיצד מייצרים אנרגיה תרמית?

עלינו לחשוב שאנרגיה לא נוצרת ולא נהרסת, אלא רק הופכת. אנרגיה תרמית נוצרת בדרכים רבות. הוא נוצר על ידי תנועת אטומים ומולקולות חומר כמו סוג של אנרגיה קינטית המיוצרת על ידי תנועות אקראיות. כאשר למערכת יש כמות גדולה יותר של אנרגיה תרמית, האטומים שלה נעים מהר יותר.

כיצד משתמשים באנרגיה תרמית?

אנרגיה תרמית יכולה להפוך על ידי מנוע חום או עבודה מכנית. בין הדוגמאות הנפוצות ביותר הוא מנוע של מכונית, מטוס או סירה. ניתן לרתום אנרגיה תרמית בדרכים רבות. בואו נראה אילו הם העיקריים:

• באותם מקומות בהם יש צורך בחום. למשל, כחימום בבית.
• המרת אנרגיה מכנית. דוגמא לכך הם מנועי הבעירה במכוניות.
• שינוי אנרגיה חשמלית. זה נוצר בתחנות כוח תרמיות.

מדידת אנרגיה פנימית

אנרגיה פנימית נמדדת על פי מערכת יחידות בינלאומית בג'ול (J). זה יכול לבוא לידי ביטוי גם בקלוריות (קל"א) או קילוקאלוריות (קק"ל). כדי להבין היטב את האנרגיה הפנימית, עלינו לזכור את העיקרון של שימור האנרגיה. "אנרגיה לא נוצרת ולא נהרסת, היא רק הופכת מאחד לשני." משמעות הדבר היא שלמרות שהאנרגיה הולכת ומתממשת, היא תמיד אותה כמות.

האנרגיה הקינטית שנושאת מכונית כשהיא מתנגשת בבניין עוברת ישירות לקיר. לכן, כתוצאה מכך האנרגיה הפנימית שלה עולה והמכונית מקטינה את האנרגיה הקינטית שלה.

דוגמאות לאנרגיה תרמית

החום או האנרגיה התרמית הם למשל ב:

• חיות בדם חם. לדוגמה, כאשר אנו מרגישים קור אנו מחבקים אחרים. לאט לאט אנחנו מרגישים טוב יותר, מכיוון שהוא מעביר אלינו את החום שלו.
• על המתכת החשופה לשמש. בקיץ במיוחד הוא יכול להישרף.
• כאשר אנו שמים קוביית קרח בכוס מים חמים אנו רואים שהיא נמסה עקב החום המובל אליה.
• תנורים, רדיאטורים, וכל דבר אחר מערכת חימום.

בלבול תכוף

מקובל מאוד לבלבל בין אנרגיית חום לאנרגיה תרמית. לרוב משתמשים בו כמילים נרדפות למרות שאין להם שום קשר אליו. אנרגיית חום מתמקדת אך ורק בהפקת החום בתופעות הקלוריות שלו. לכן, הוא מובחן מאנרגיה תרמית שהיא חום בלבד.

כמות החום בגוף היא מדד האנרגיה התרמית, בעוד שהחום שיכול לנבוע מהגוף מעיד שיש לו יכולת אנרגיה תרמית גבוהה יותר. הטמפרטורה של הגוף נותנת לנו את תחושת החום ויכולה לתת לנו אות המציין את כמות האנרגיה התרמית שיש לו. כפי שאמרנו קודם, ככל שלגוף יש יותר טמפרטורה, כך יותר אנרגיה.

ניתן להעביר חום בדרכים רבות ושונות. בואו נסקור אותם בזה אחר זה:

• קרינת גל אלקטרומגנטית.
• נְהִיגָה. כאשר אנרגיה מועברת מגוף חם יותר לגוף קריר יותר, מתרחשת הולכה. אם הגופים נמצאים באותה טמפרטורה, אין חילופי אנרגיה. העובדה ששני הגופים שווים את הטמפרטורה שלהם כאשר הם נמצאים במגע היא עיקרון נוסף בפיזיקה הנקרא שיווי משקל תרמי. לדוגמא, כאשר אנו נוגעים בחפץ קר ביד, האנרגיה התרמית מועברת לאובייקט הגורמת לתחושת הקור בידנו.
• הולכת חום. זה קורה כאשר המולקולות החמות הופכות מצד אחד למשנהו. זה מתרחש בטבע ברציפות ברוח. החלקיקים החמים נוטים לנוע במקום שיש פחות צפיפות.

אנרגיות קשורות אחרות

אנרגיה תרמית קשורה לצורות רבות אחרות של אנרגיה. הנה יש לנו כמה מהם.

אנרגיה סולארית תרמית

זהו סוג של אנרגיה מתחדשת המורכבת מ הפיכת אנרגיית השמש לחום. אנרגיה זו משמשת לחימום מים לשימושים שונים כגון ביתי או בבתי חולים. הוא משמש גם כחימום בימי החורף. המקור הוא השמש והיא מתקבלת ישירות.

אנרגיה גיאותרמית

השגת אנרגיה תרמית גורמת להשפעה סביבתית עקב לשחרור פחמן דו חמצני ופסולת רדיואקטיבית. עם זאת, אם משתמשים באנרגיה מבית האדמה. זהו גם סוג של אנרגיה מתחדשת שאינה מזהמת או גורמת נזק לסביבה.

אנרגיה חשמלית וכימית

ניתן להפוך אנרגיה תרמית לאנרגיה חשמלית. לדוגמא, דלקים מאובנים מייצרים חשמל על ידי שריפתו ושחרורו. אנרגיה חשמלית ניתנת כתוצאה מהפרש פוטנציאלי בין שתי נקודות ומאפשר ליצור זרם חשמלי בין השניים כאשר הם באים במגע עם מוליך חשמלי. המוליך יכול להיות מתכת.

אנרגיה תרמית היא סוג של אנרגיה המשתחררת בצורה של חום עקב מגע של גוף עם טמפרטורה גבוהה יותר לאחר עם טמפרטורה נמוכה יותר, כמו כן ניתן להשיג אותו במצבים או באמצעים שונים כאמור לעיל. אנרגיה כימית הוא זה שיש לו קשר כימיכלומר אנרגיה המופקת אך ורק על ידי תגובות כימיות.

בעזרת מידע זה תוכלו להבין טוב יותר את האנרגיה התרמית.