דרכי מעבר חום
איך חום עובר ממקום חם יותר למקום קר יותר?
הרעיון המרכזי
מה הקשר למודל החלקיקים?
טמפרטורה קשורה למהירות התנועה של חלקיקי החומר.
כאשר חומר מתחמם, חלקיקיו נעים מהר יותר. באזור חם יותר יש לחלקיקים יותר אנרגיית תנועה, והאנרגיה יכולה לעבור לאזור קר יותר בדרכים שונות.
לכן בכל תופעה של מעבר חום כדאי לשאול: האם החלקיקים רק מעבירים אנרגיה לשכניהם, האם החומר עצמו זורם, או האם האנרגיה עוברת בקרינה?
הולכה
הולכה היא מעבר חום בתוך חומר או בין חומרים שנוגעים זה בזה.
החלקיקים באזור החם נעים מהר יותר ומתנגשים בחלקיקים הסמוכים. כך האנרגיה עוברת הלאה.
הסעה
הסעה היא מעבר חום באמצעות זרימה של גושי חומר.
היא מתרחשת בנוזלים ובגזים, מפני שהם יכולים לזרום ממקום למקום.
קרינה
קרינה היא מעבר חום שאינו זקוק לחומר בין הגופים.
כאשר קרינה נבלעת בגוף, היא מחממת אותו. לכן חום השמש מגיע אלינו דרך החלל.
דוגמאות מחיי היומיום
כפית מתכת בתה חם
קצה הכפית שבתוך התה מתחמם ראשון. אחר כך החום עובר לאורך המתכת בהולכה, דרך תנועת חלקיקים והתנגשויות ביניהם.
מרק שמתחמם בסיר
המרק שבתחתית מתחמם, עולה למעלה, ובמקומו מגיע מרק קר יותר. כך נוצרת הסעה שמערבבת את החום בכל הסיר.
דוד שמש
קולטי השמש בולעים קרינה שמגיעה מן השמש. הקרינה מחממת את הקולטים, והחום עובר אל המים שבמערכת.
איך מזהים את דרך מעבר החום?
| שאלה מזהה | אם התשובה היא כן | דרך מעבר החום |
|---|---|---|
| האם יש מגע ישיר והחומר עצמו אינו זורם? | החלקיקים מעבירים אנרגיה לשכניהם | הולכה |
| האם נוזל או גז זורמים ומעבירים איתם אנרגיה? | גושי חומר חמים וקרים מחליפים מקומות | הסעה |
| האם החום יכול לעבור גם ללא חומר בין הגופים? | האנרגיה עוברת בקרינה ונבלעת בגוף | קרינה |
הולכה: כפית בתה
בתחילה רק קצה הכפית שנמצא בתוך התה מתחמם.
חלקיקי המתכת בקצה הכפית מקבלים אנרגיה מן התה החם ונעים מהר יותר. הם מתנגשים בחלקיקים השכנים, וגם הם מתחילים לנוע מהר יותר. כך החום מועבר לאורך הכפית.
באותו הזמן, המים החמים מעבירים חלק מהאנרגיה שלהם לכפית הקרה ולכן הם מתקררים מעט.
הסעה: מרק בסיר
בסיר מרק, החימום מתחיל באזור הקרוב לאש.
המרק שבתחתית מתחמם, חלקיקיו נעים מהר יותר והוא נעשה צפוף פחות. חלק המרק החם עולה למעלה, ומרק קר יותר מגיע לתחתית ומתחמם בתורו.
כך נוצרת זרימה מתמדת של נוזל, עד שהטמפרטורה נעשית דומה יותר בכל חלקי הסיר.
קרינה: השמש ודוד השמש
קרינה יכולה לעבור גם במקום שאין בו חומר.
השמש נמצאת במרחק של כ-150 מיליון קילומטרים מכדור הארץ. בין השמש לכדור הארץ יש אזורים כמעט ריקים מחומר, ובכל זאת קרינה עוברת דרכם ומגיעה אלינו.
כאשר הקרינה פוגעת בקולטי דוד השמש ונבלעת בהם, היא מחממת אותם ואת המים המחוברים למערכת.
איך לזכור?
הולכה: חלקיקים מעבירים אנרגיה לשכנים. הסעה: החומר עצמו זורם. קרינה: החום יכול לעבור גם בלי חומר.
רוח יכולה להיווצר מזרמי הסעה באוויר. ביום חם האוויר שמעל היבשה מתחמם לעיתים יותר מן האוויר שמעל הים.
האוויר החם צפוף פחות ולכן עולה כלפי מעלה. את מקומו תופס אוויר קריר יותר שמגיע מכיוון הים, וכך נוצרת בריזה.
שאלה לחשיבה
כשמכניסים כפית קרה לתה חם, מה קורה גם לכפית וגם לתה?
חום עובר מן התה החם אל הכפית הקרה. חלקיקי הכפית נעים מהר יותר והכפית מתחממת, ואילו חלקיקי המים הקרובים לכפית מאבדים חלק מן האנרגיה שלהם ולכן התה מתקרר מעט.