Երբ տաք առարկաները սառչում են, նրանցից անջատվում է էներգիա, և նրանց ջերմաստիճանն իջնում է: Էներգիայի այդ տեսակը կոչվում է ջերմային էներգիա կամ ջերմություն: Ջերմությունը կարող է թափանցել պինդ մարմինների, հեղուկների, գազերի և նույնիսկ դատարկ տարածության միջով: Բոլոր նյութերը կազմված են մշտապես շարժվող փոքրագույն մասնիկներից՝ ատոմներից և մոլեկուլներից: Օրինակ՝ պինդ մարմնում, ասենք երկաթի չորսվակում, ատոմները մշտապես տատանվում են: Եթե չորսվակը տաքացնենք, ապա նրա ատոմները կստանան ավելի շատ էներգիա, և տատանումները կարագանան: Իսկ եթե չորսվակը բավականաչափ տաքանա, նրա ատոմները կարող են այնքան ուժգին տատանվել, որ կսկսեն անջատվել չորսվակից: Այդպես որոշակի ջերմաստիճանում պինդ մարմինը սկսում է հալվել: Երբ որևէ մարմին աստիճանաբար սառչում է, նրա ատոմներն ու մոլեկուլները դանդաղեցնում են իրենց շարժումները: Բայց այդ երևույթն անվերջ շարունակվել չի կարող. որոշակի ցածր ջերմաստիճանում ատոմների և մոլեկուլների շարժման արագությունն այլևս հնարավոր չէ փոքրացնել: Դա տեղի է ունենում –273օC ջերմաստիճանում կամ բացարձակ զրոյում: Բացարձակ զրոն հնարավոր ամենացածր ջերմաստիճանն է: Ջերմաստիճանների Կելվինի սանդղակում ջերմաստիճանի բացարձակ զրոն ընդունվել է որպես սկզբնական կետ: Այդ սանդղակում ջուրը սառչում է 273 K-ում: Ջերմային էներգիան փոխանցվում է 3 եղանակով՝ ջերմահաղորդականությամբ, ջերմափոխանցմամբ (կոնվեկցիա) և ճառագայթմամբ:
Ջերմահաղորդականություն Եթե մետաղե գդալը դնենք տաք թեյի մեջ, ապա թեյի ջերմությունն աստիճանաբար կփոխանցվի նաև գդալի պոչի դրսում մնացած սառը մասին: Գդալի տաք մասի արագ շարժվող ատոմներն իրենց էներգիան աստիճանաբար հաղորդում են գդալի սառը մասի ավելի դանդաղ շարժվող ատոմներին, և վերջիններիս արագությունը նույնպես մեծանում է: Արդյունքում ջերմությունը մետաղի մի մասից «հոսում է» մյուս մաս. տեղի է ունենում ջերմության հաղորդում: Այդ երևույթն անվանում են ջերմահաղորդականություն: Մետաղները ջերմության լավ հաղորդիչներ են: Ջերմություն չհաղորդող նյութերն անվանում են մեկուսիչներ: Օրինակ՝ օդը մեկուսիչ է: Բուրդը, փետուրները և փրփրապլաստը նույնպես մեկուսիչներ են, որովհետև դրանցում զգալի քանակության օդ կա:
Ջերմափոխանցում (կոնվեկցիա) Թեև օդը վատ հաղորդիչ է, սակայն կարող է ջերմությունը հաղորդել այլ եղանակով՝ ջերմափոխանցման միջոցով: Դա կատարվում է հետևյալ կերպ. օդը տաքանալով՝ բարձրանում է վեր, իսկ նրա ավելի սառը շերտերն իջնում են ներքև և զբաղեցնում վեր բարձրացածների տեղը: Տաք օդը, վերևում սառչելով, նորից իջնում է վար, և այդպես շարունակ: Այդպես օդում առաջանում է շրջապտտական հոսանք, որը կոչվում է ջերմափոխանցումային հոսք: Այդպես է սենյակի օդը տաքանում բուխարուց, շոգեջեռուցման կամ գազաջեռուցման սարքերից: Նման ջերմափոխանցում տեղի է ունենում նաև հեղուկներում:
Ճառագայթում Արեգակն ու Երկիրն իրարից անջատված են դատարկ տարածությունով, սակայն դա չի խանգարում, որ Արեգակի ջերմությունը հասնի մեզ: Այդ ջերմությունը՝ Արեգակի ջերմային էներգիան, տեղափոխվում է ճառագայթմամբ: Դատարկ տարածության միջով ճառագայթումն անցնում է ալիքների տեսքով: Բոլոր տաք առարկաները ջերմություն են արձակում ճառագայթմամբ: Էներգիայի փոխանցման մի տեսակ է նաև լուսային ճառագայթումը: Որքան առարկաները տաք են, այնքան դրանք ավելի ուժգին են ճառագայթում, և այնքան պայծառ է արձակված լույսը:
Ջերմաստիճան Ջերմաստիճանը ցույց է տալիս, թե որքանով է տաք այս կամ այն առարկան: Ջերմաստիճանը չափում են ջերմաչափով: Երկրների մեծ մասում ընդունված է ջերմաչափի Ցելսիուսի սանդղակը: Ըստ այդ սանդղակի՝ ջուրը սառչում է 0օC-ում և եռում է 100օC-ում: 0օC-ից ցածր ջերմաստիճաններին տրվում է բացասական արժեք, և որքան նվազում է ջերմաստիճանը, այնքան մեծանում է «սառնությունը»: Ջերմաստիճանը և ջերմությունը նույն հասկացությունները չեն: Օրինակ՝ երկաթալարը կարմրելու աստիճան շիկացնելու՝ մինչև 1000օC և ավելի բարձր ջերմաստիճան տաքացնելու համար անհրաժեշտ ջերմության քանակությունն ամենևին բավարար չէ մետաղե թավայի ջերմաստիճանը նկատելիորեն բարձրացնելու համար, որովհետև մենք այստեղ գործ ունենք անհամեմատ մեծ զանգվածի հետ: Բացի այդ, տարբեր են նաև նյութերի ջերմաստիճանները բարձրացնելու համար անհրաժեշտ ջերմության քանակները: Օրինակ՝ 1 կգ երկաթի ջերմաստիճանը 1օC-ով բարձրացնելու համար ավելի քիչ ջերմություն է հարկավոր, քան 1 կգ ալյումինինը: Ջերմության այդ քանակը նյութին բնորոշ ֆիզիկական մեծություն է և կոչվում է ջերմունակություն:
|