חום (פיזיקה)

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Disambig RTL.svg המונח "הסקה" מפנה לכאן. לערך העוסק בחימום ביתי, ראו הסקה מרכזית.
Disambig RTL.svg המונח "הסקה" מפנה לכאן. לערך העוסק ביצירת מסקנה, ראו היסק.
Gnome-colors-edit-find-replace.svg יש לשכתב ערך זה. הסיבה לכך היא: ערך חלקי מאד, חלקים ממנו כתובים כ"שיעור טבע" בבית ספר עממי.
אתם מוזמנים לסייע ולתקן את הבעיות, אך אנא אל תורידו את ההודעה כל עוד לא תוקן הדף. אם אתם סבורים כי אין בדף בעיה, ניתן לציין זאת בדף השיחה.
הטמפרטורה הגבוהה של השמש גורמת לקרינת חום ממנה. האנרגיה הנישאת על ידי קרינה זו היא הכוח המניע של החיים על כדור הארץ.

חום הוא מושג בפיזיקה המתאר מעבר של אנרגיה מגוף אחד למשנהו. מעבר זה יכול להגרם כתוצאה ממגע ביניהם, כגון בתנור חימום, כתוצאה מערבוב, כגון במיזוג אוויר או כתוצאה מקרינה, כגון בחימום בעזרת לייזר. (דיפוזיה, הסעה וקרינה). ענף הפיזיקה העוסק בחום קרוי התרמודינמיקה.החום קשור באופן הדוק לעובדה שהעולם בנוי ממספר אדיר של חלקיקים מיקרוסקופיים. כאשר אנרגיה עוברת בין מערכות בעזרת אינטראקציות רבות מאוד של מספר גדול של חלקיקים, מדובר במעבר חום.

בלשון הדיבור המילה "חם" מתייחסת לטמפרטורה של עצם, אולם מבחינה פיזיקלית חום הוא מושג שונה מטמפרטורה. טעות נפוצה נוספת קושרת את החום לאנרגיה הפנימית או לאנרגיה התרמית של גוף, אולם מדובר במושגים פיזיקליים שונים. חום אינו מתייחס לאנרגיה שמצויה בתוך גוף כלשהו אלא רק לאנרגיה העוברת מגוף אחד לאחר.

חום כמעבר אנרגיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

כאשר אנרגיה עוברת מגוף אחד לאחר, ישנם שני תרחישים אפשריים:

  1. ניתן לזהות את מעבר האנרגיה עם צורה של עבודה פיזיקלית כלשהי, למשל עבודה מכנית על ידי כוח שגוף אחד מפעיל על משנהו או עבודה חשמלית שעושה שדה חשמלי שפועל על הגוף.
  2. לא ניתן לזהות עבודה פיזיקלית כאמור לעיל. הסיבה היא שהאנרגיה עוברת על ידי אינטראקציה בין החלקיקים המיקרוסקופים מהם עשויים שני הגופים. במקרה זה מעבר האנרגיה נקרא "מעבר חום", והאנרגיה שעוברת נקראת "חום".

כאשר אנו מביטים בגופים מקרוסקופיים, איננו לוקחים בחשבון את העובדה שהם בנויים ממספר עצום של חלקיקים מיקרוסקופיים (אטומים). אנו מבחינים בתכונות המקרוסקופיות שלהם, כגון נפח, מסה וכדומה. נובע מכך שיש הרבה דרגות חופש "נסתרות" - דרגות חופש מיקרוסקופיות. כאשר אנרגיה עוברת בין גופים כתוצאה מאינטראקציות ברמה המיקרוסקופית, מדובר בתהליך של מעבר חום.

חום כצורת אנרגיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

ברגע שאנרגיה נמצאת במערכת מסוימת (למשל גז חלקיקים במכל), אין הבדל אם היא הגיעה לשם כתוצאה ממעבר חום או מעבודה פיזיקלית כלשהי. לדוגמה, ניתן להביא גז לטמפרטורה מסוימת על ידי דחיסתו עם בוכנה (עבודה מכנית), או לחלופין על ידי חימומו בעזרת מבער (מעבר חום). המצב הסופי של הגז זהה בשני המקרים. לפיכך אין אפשרות לחשוב על תהליך החימום כעל "אחסון" של כמות חום מסוימת בגז. במובן זה חום שונה מאנרגיות אחרות שניתנות לזיהוי, כגון אנרגיה אלקטרומגנטית או אנרגיה קינטית.

חום וטמפרטורה[עריכת קוד מקור | עריכה]

חשוב להדגיש כי חום וטמפרטורה אינם זהים. הטמפרטורה היא מדד המדרג את הגופים על רצף הקובע את כיוון מעבר החום, בעוד שהחום הוא האנרגיה שעוברת מגוף בעל טמפרטורה גבוהה לגוף בעל טמפרטורה נמוכה. (אין מושג של קור בפיזיקה - כאשר גוף אחד מחמם גוף אחר, קרי, מעביר אליו אנרגיה, אזי הוא עצמו מתקרר, קרי, מאבד אנרגיה). יכול להיות שאותה כמות של חום תביא חומרים שונים לטמפרטורה שונה. לכן מים, למשל, יצרכו יותר אנרגיה משמן כדי לעלות לאותה טמפרטורה. התוצאה היא ששמן יתחמם מהר יותר ממים, על אש בעוצמה זהה. ההבדל בין החומרים הוא בגודל הקרוי קיבול חום.

חום ותרמודינמיקה[עריכת קוד מקור | עריכה]

החוק הראשון של התרמודינמיקה קובע כי שינוי באנרגיה הפנימית (U) של מערכת הוא ההפרש בין החום שנכנס למערכת \ \Delta Q\ ובין העבודה שהתבצעה על ידי המערכת \ \Delta W\ :

\, \Delta U = \Delta Q - \Delta W

חום נמדד ביחידות מידה של אנרגיה (ג'אול, קלוריות, ארג וכדומה) ולא במעלות. מעלות צלזיוס, קלווין, ופרנהייט משמשות למדידת הטמפרטורה.

בלשון הדיבור מתייחסים לחום בתור מושג נרדף לאנרגיה תרמית, שהיא למעשה האנרגיה הפנימית של מערכת תרמודינמית.

המרה של עבודה מכנית לחום[עריכת קוד מקור | עריכה]

פעמים רבות אומרים כי "אנרגיה מתבזבזת והופכת לחום" או כי "חיכוך יוצר חום". השימוש במילה "חום" במשפטים כגון אלה הוא שגוי חלקית. מדובר במעבר של אנרגיה מצורה ידועה (כגון אנרגיה מכנית) לתוך דרגות החופש המיקרוסקופיות. בהיעדר מושג טוב יותר (ייתכן ש"תרמליזציה" הוא המושג הנכון ביותר) אומרים כי "נוצר חום", או כי האנרגיה "הופכת לחום", אף על פי שהאנרגיה למעשה הפכה לסכום של אנרגיות מיקרוסקופיות רבות ממגוון סוגים (אנרגיה קינטית של החלקיקים, אנרגיה אלקטרומגנטית של האינטראקציות המיקרוסקופיות ביניהם וכדומה).

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]