Vad menas med värme
Värme och termodynamik
I detta spännande kapitel ska vi titta på en specifik typ av energi — nämligen energiformen värmeenergi. Värme används i många sammanhang, som du förstås vet, och det är absolut väldigt intressant att förstå vad värmeenergi är och hur den uppkommer. Detta ska vi försöka bena ut i det här kapitlet av Fysik 1! Vi börjar som vanligt lite grundläggande och för att avsluta med lite mer fördjupad kunskap!
Tips: Följ länken för en bra beskrivning av termodynamikens lagar som är viktiga för kapitlet. Genom åren har ett antal temperaturskalor uppfunnits men det är främst två som har överlevt idag, nämligen Celsius och Kelvin Fahrenheit är en annan skala som bland annat används i USA men den tar vi inte upp här. Denna skala bygger på vattnets fryspunkt och kokpunkt.
Enligt Celsiusskalan är 0 grader den temperatur då vattnet fryser, och grader är den temperatur då vattnet kokar. Lite kuriosa är att Celsius egentligen ville ha det tvärtom, men det har ändrats i efterhand för att bli enklare. Kelvinskalan används mycket oftare i vetenskapen på grund av att den utgår från den absoluta nollpunkten som vi kommer prata mer om senare.
Kort och gott är den absoluta nollpunkten den lägsta temperatur ett ämne kan ha, och den ligger då i Kelvin på 0 kelvin, och i Celsius på ungefär ,15 grader Celsius. Temperaturen beror av hur mycket molekylerna i ett ämne rör sig. Ju mer de rör sig, desto högre är temperaturen, desto högre värme. Ämnen i fast form har sina molekyler ganska starkt bundna till varandra och de kan därför inte röra sig så mycket, till skillnad från gasformen där molekylerna är skilda från varandra och kan röra sig väldigt mycket.
Men nu är vi snart förlorade i kemins värld, så vi nöjer oss med att konstatera att molekylrörelser ger temperatur. Om molekylerna inte alls rör sig i ett ämne har ämnet nått den absoluta nollpunkten, 0 kelvin. Forskarna har dock aldrig lyckats kyla ner något ämne till den absoluta nollpunkten, men man har kommit väldigt nära några tusendels grader ifrån!
Observera att det alltså kan bli precis hur varmt som helst i universum, bara förutsättningarna för ökad molekylrörelse finns.
Vad menas med sterilisering?
Om temperaturen utanför fönstret är lägre kommer energi att transporteras från rummet till utsidan i formen värme. Nu har vi sett att temperaturen beror av hur mycket molekylerna rör sig och att värme är energi som transporteras från ett varmare till ett kallare ställe. Nu ska vi gå till kärnan av värmeläran och titta på vad värmeenergi även kallat inre energi egentligen är.
Atomerna i en molekyl är som vi tidigare nämnt inte helt låsta om temperaturen är över den absoluta nollpunkten. Atomerna rör alltså på sig. Denna rörelse sker helt slumpmässigt, och ger atomerna en rörelseenergi. Vi kan tänka oss att atomerna satt ihop med fjädrar i molekylerna.
Värmespridning
Om vi sedan låter kraften försvinna kommer atomerna åka tillbaka till sina platser och lägesenergin kommer att ge mer rörelseenergi. Mer rörelseenergi ger som vi tidigare sagt en större rörelse, och en högre temperatur. För att tydliggöra hur värmeenergi bildas ska vi ta ett exempel. Du springer på gymnastiklektionen och snubblar på skosnörena, vilket gör att du ramlar och får ett svidande brännmärke.
Nu tittar vi i detalj på vad som händer:. När du värmer upp någonting, tillför du det du värmer upp energi. Denna energi kan du räkna på med formeln:. I formeln står för uppvärmarens effekt, en storhet som mäts i enheten watt 1W. Du har säkert märkt att vissa föremål är mycket lättare att värma upp än andra. Detta beror på att det krävs olika mycket energi för att värma olika ämnen en grad.
Nu ska vi undersöka hur mycket energi man måste tillföra ett ämne för att det ska värmas upp ett visst antal grader.
För det första kan man tänka sig att det krävs mer energi att värma upp en stor mängd av ett ämne än en liten.