Energia tèrmica

Ja hem comentat que la calor és una forma d’energia. La calor, en realitat, és el moviment microscòpic desordenat d’àtoms, molècules i d’altres partícules. El moviment brownià n’és un exemple, que va ser explicat satisfactòriament per Einstein en un dels seus millors articles.

Conducció, convecció i radiació

Quan escalfem un pot ple d’aigua les molècules d’acer del pot en contacte amb l’aigua vibren i transmeten aquesta vibració a les molècules d’aigua per conducció. El mateix passa quan agafem amb la mà alguna cosa calenta.

Si continuem escalfant aquest mecanisme és insuficient per dissipar la calor a l’aigua i es produeixen al fluid uns corrents de convecció que pugen i baixen en l’ebullició de l’aigua. El mateix passa a l’atmosfera amb els vents i huracans.

Si continuem escalfant fin evaporar tota l’aigua veure que el metall del pot passa a un color vermell. Potser costaria molt fer això a un pot, però que ho aconseguiries amb la punta d’una agulla. La calor es transmet per radiació. És el principi de funcionament del sistemes de visió nocturna, sensibles a les radiacions infraroges.

Escalfament d’un objecte

Si deixem un got amb gel sobre la taula observem que el got agafa calor de l’ambient i veurem una barreja de gel i aigua. Si el deixem agafar més calor, tot el gel es converteix en aigua i aquesta es va escalfant fins, que després d’un temps, agafa la temperatura de l’entorn.

Quan es tracta d’una substancia pura, el canvi d’estat sòlid-líquid es produeix a una temperatura constant i requereix una calor

\(Q = m \ L_f\)

on \(L_f\) és la calor latent de fusió de la substància

El mateix passa amb la resta de canvis d’estat.

Per escalfar l’aigua un increment de temperatura ΔT es necessita una calor

\(Q = m \ C_e \ \Delta T\)

on \(C_e\) és la calor específica de la substància