אנרגיית חום: מצבי צבירה וחום כמוס

• אנרגיית חום מתייחסת לאנרגיה הקינטית הכוללת של האטומים או המולקולות בתוך חומר.
• תוספת אנרגית חום יכולה לגרום לשינויים בחומר, המשפיעים על הטמפרטורה, מצב הצבירה והנפח.

השפעת אנרגית החום על חומר

• אנרגיית חום משפיעה על חומר באמצעות שינוי טמפרטורה, שינוי מצב צבירה ושינוי נפח.

ניסוי: קולט חום ולא מתחמם

• מילוי כוס במים, הכנסת מד טמפרטורה, וחימום הכוס באמצעות גזיה.
• הטמפרטורה עולה עד 100 מעלות צלזיוס, נקודת הרתיחה של המים, ולאחר מכן המים הופכים לגז.
• מרגע שהמים רותחים הטמפרטורה מפסיקה לעלות, למרות המשך אספקת חום.

חוק שימור האנרגיה

• אנרגית החום לא נעלמת, אלא מושקעת בשינוי מצב הצבירה של החומר.
• אנרגית החום מושקעת בשבירת הקשרים בין מולקולות החומר.

שינוי מצב צבירה

• מעבר מצב צבירה כמו התכה או רתיחה מצריכים קליטת אנרגיה.
• מעבר ממצב צבירה כמו קיפאון או עיבוי מצריכים פליטת אנרגיה.
• בטמפרטורת ההיתוך והרתיחה החומר נמצא בשני מצבים.

חום כמוס

• כמות החום הדרושה לשינוי מצב הצבירה של קילוגרם חומר בנקודת ההיתוך או הרתיחה.
• חום כמוס מודד את אנרגית החום שיש להשקיע בשינוי מצב הצבירה של חומר, כמו מעבר ממוצק לנוזל, או מנוזל לגז.

טמפרטורה וחום

• טמפרטורה מייצגת את האנרגיה הקינטית הממוצעת של חלקיקי החומר.
• חום הוא אנרגיה שעוברת מגוף בטמפרטורה גבוהה לגוף בטמפרטורה נמוכה.
• אנרגיית החום תזרום עד שהטמפרטורות ישתוו.

גורמים המשפיעים על אנרגית החום

• מסה: ככל שהמסה גדולה יותר, נדרשת יותר אנרגיית חום לשינוי הטמפרטורה
• הפרש טמפרטורה: ככל שנרצה הפרש טמפרטורה גדול יותר, כך נצטרך יותר אנרגיית חום.
• סוג חומר: חומרים שונים דורשים אנרגיה שונה לשינוי הטמפרטורה, תכונה המכונה "חום סגולי".
• אנרגיית חום שווה למסה כפול חום סגולי כפול שינוי טמפרטורה, משמע,
• Q=MCΔT

דוגמאות לחישוב אנרגית חום

• אם חוממו 2 ק"ג מים וטמפרטורתם עלתה ב-20 מעלות צלזיוס, אז כמות החום שנוספה למים היא 168,000 ג'ול.
• אם הטמפרטורה של גוש נחושת שמסתו 10 ק"ג ו-4 ק"ג מים עלתה ב-10 מעלות צלזיוס, המים קיבלו יותר אנרגיית חום.
• יש להוסף 2000 ג'ול אנרגיית חום לגוף שמסתו 100 ק"ג, כדי שהטמפרטורה שלו תעלה גם היא ב-50 מעלות צלזיוס.