2. kafli

1. 2. kafli Varmaorka

2. 2-1 Sameindir og hreyfing • James Joule komst að því að eftir því sem hreyfing var meiri þeim mun meiri varmi myndaðist.   • Allt efni er úr örsmáum eindum sem kallast frumeindir og sameindir.   • Það varð því niðurstaða vísindamanna að varminn tengdist hreyfingu sameinda.

3. VARMALEIÐING • Við varmaleiðingu flyst varmi gegnum efni, eða frá einu efni til annars, með beinni snertingu milli sameinda.  • Orkan berst frá einni sameind til annarrar. • Þetta gerist þegar sameindir rekast á.

4. varmaleiðing frh. • Sum efni leiða varma betur og hraðar en önnur og þau eru sögð góðir varmaleiðarar. • Silfur er einn besti varmaleiðarinn. Viður og plast leiða varma illa.

5. Varmaburður • Heitt loft er eðlisléttara en kalt og stígur því upp og skapar strauma sem bera með sér varma. • Þetta er ekki vegna þess að "hitinn" leiti upp, heldur vegna þess að hlýtt loft er eðlisléttara en kalda loftið fyrir ofan. • Kalda loftið "sekkur" niður og heita loftið flýtur upp.

6. VARMAGEISLUN • Þegar orka flyst gegnum tómarúm á varmageislun sér stað.   • Orkan er í mynd ósýnilegra rafsegulbylgna sem kallast innrauðar bylgjur (innrautt ljós).   • Varmi berst hingað frá sólu með varmageislun.

8. Hitaleikur Varmaleiðing Varmaburður Varmageislun

9. 2-2 Hiti og varmi • Hiti og varmi er EKKI ÞAÐ SAMA. • Hiti er mælikvarði á meðalhreyfiorku sameinda í efni en varmi er hinsvegar mælikvarði á þá orku sem tiltekið efni inniheldur.   • Tvö efni með sama hitastig geta þannig innihaldið mismikla orku. • Hiti = hitastig • Varmi = Orka

10. Hreyfiorka og eðlisvarmi • Lítill hiti er vísbending um að sameindir efnis séu á lítilli hreyfingu. • Sameindir vatns sem er 90 gráðu heitt hreyfast hraðar en sameindir vatns sem er 70 gráðu heitt. • Eitt gramm af 90 gráðu heitu vatni inniheldur mun meiri orku en sami massi af 90 gráðu heitu lofti eða járni. Hér er talað um að eðlisvarmi vatns sé meiri en eðlisvarmi lofts og járns.

11. Hitamælingar • Vísindamenn nota oft annan hitakvarða sem er hluti SI-kerfisins. • Sá kvarði nefnist Kelvinkvarði. • Á þeim kvarða er hiti mældur í einingum sem kallast kelvin (K) • Núll á Kelvin er mínus 273 gráður á celsíus. • Ein celsíusgráða er jöfn einni Kelvin. • Vatn frís við 273 K og sýður við 373K.

12. Hitamælingar og alkul • Kelvinkvarðinn er hentugur vegna þess að lægsta gildi á honum, 0 K er lægsti hiti sem til er.   • Þessi hiti er gjarnan nefndur alkul. • Við alkul eru allar frumeindir og sameindir fullkomlega stopp. Því getur efnið ekki kólnað meira.

13. Hitaþensla • Hiti hefur áhrif á stærð hluta.   • Því heitari sem hlutur er þeim mun meiri hreyfiorka býr í sameindum hans og þær hreyfast hraðar og taka meira pláss. • Kvikasilfrið sem notað er í hitamæla þenst út í réttu hlutfalli við aukinn hita. • Þetta gerir okkur kleift að bera lengd kvikasilfurssúlunnar saman við gráðukvarða og lesa hitann þannig af.

14. Tvímálmur - Tvímálmþynna • Tvímálmsþynnur eru meðal annars hafðar í rofum í tækjum sem notuð eru til þess að stilla hita.  • Hitastillar eru nytsamlegir til þess að halda jöfnum hita  • Þegar tvímálmurinn svignar eða réttist rýfur hann eða tengir straumrás sem stjórnar viðkomandi tæki.

15. Hitamælingar og varmi og mælieiningar • Varmaorka er oft mæld í einingum sem kallast kaloríur (kal) eða hitaeiningar (he.). • Ein kaloría (hitaeining) er skilgreind sem sá varmi sem þarf til þess að hita eitt gramm af vatni um eina gráðu, úr 14,5 °C í 15,5 °C.

17. Hitamælingar og varmi og mælieiningar • Einingin júl (J) yfirleitt notuð fyrir orku og vinnu í vísindum.   • Eitt júl er 0,24 kaloríur og kalorían er 4,2 júl. • Sú staðreynd að mismunandi einingar eru notaðar fyrir varma og hita er til marks um að ekki er um eitt og hið sama að ræða.

18. Eðlisvarmi • Sá eiginleiki sem er mælikvarði á hversu vel efni taka við varma nefnist eðlisvarmi.   • Eðlisvarmi efnis er sá varmi sem þarf til þess að hita eitt gramm efnisins um eina celsíusgráðu. • Eðlisvarmi efna er mismunandi. • Eðlisvarmi vatns er 1 kal/g . °C • (eða 4,2 júl/g . °C. ) • Eðlisvarmi kopars er 0,093 kal/g . °C

19. Varmi- efnaorka - stöðuorka • Orka getur aldrei eyðst eða myndast.  • Orka getur aðeins breytt úr einni mynd í aðra. • Hreyfiorka breytist til dæmis í stöðuorku og öfugt. • Heildarorkan hverju sinni breytist þó aldrei. • Þetta kallast lögmálið um varðveislu orkunnar

20. Lögmálið um varðveislu orkunnar • Samkvæmt lögmálinu um varðveislu orkunnar er hvorki hægt að skapa orku né eyða henni, heldur aðeins breyta mynd hennar.   • Þannig breytist varmaorka í aðrar orkumyndir, til dæmis vélræna orku eða ljósorku. • Þegar eldsneyti brennur losnar efnaorka úr læðingi sem breytist í varmaorku sem er síðan breytt í vélræna orku (hreyfiorku).

21. 2-3 Hitun, kæling og einangrun • Við hitum húsin okkar með jarðvarma og nýtum okkur varmaburð til að dreifa varmanum um híbýli okkar • Til að hitinn sleppi ekki út þurfum við einangrun. Með henni drögum við úr varmatapi. Góðir einangrarar eru m.a. einangrunarplast, glerull og steinull. Loft leiðir varma einnig mjög illa.

22. Í kælikerfum er raforka notuð til þess að fjarlægja varmaorku. • Ísskápur er kældur með kælivökva • Í kæliferlinu breytist kælivökvinn í lofttegund og sú breyting útheimtir varma rétt eins og það útheimtir varma að sjóða vatn. Þegar lofttegundin breytist svo aftur í vökva fer varminn út í umhverfið.