נושא: מידע| קירור

נתחיל ממבוא:
אם ניקח אבטיח ביום חם, נחתוך אותו ונעמידו על השיש במטבח, נוכל לחוש כי הטמפרטורה שלו יורדת נמוך יותר מטמפרטורת הסביבה גם ללא הכנסתו למקרר.
***כיצד הדבר יתכן לאור חוק הקירור של ניוטון הקובע שכל גוף שואף להגיע לטמפרטורה של הסביבה שלו?
(תזכורת לחוק הקירור של ניוטון מתוך אנרגיה וחום:
חוק הקירור של ניוטון
אחת התגליות של אייזיק ניוטון היא חוק הקירור שנקרא על שמו. החוק קובע כי קצב שינוי הטמפרטורה של גוף מסוים פרופורציוני (נמצא ביחס ישר) להפרש
הטמפרטורות בינו לבין הסביבה שבה הוא מצוי. זאת אומרת שככל שהפרש הטמפרטורות בין הסביבה לגוף גבוה יותר כך הקירור (או החימום, במידה
והטמפרטורה של הגוף נמוכה יותר מזו של הסביבה) מהיר יותר

Tobj - טמפרטורת הגוף.
Tenv - טמפרטורת הסביבה.
Tobj∆ - קצב השינוי הרגעי בטמפרטורת הגוף. המילה רגעי מצוינת כי המשוואה נכונה לרגע קצר. ברגע שטמפרטורת הגוף משתנה, יש לבצע את החישוב מחדש כי הפרש הטמפרטורה בין הסביבה לגוף משתנה.
C - קבוע פרופורציה (זהו בעצם מספר קבוע שמאזן את המשוואה). http://forum.pokemons.co.il/showthread.php?t=35210


ובכן, זו לא פריצת דרך חדשה בפיזיקה; פשוט נכנס ל"מערכת" עוד משתנה. נוזלים על גבי פלח של אבטיח רטוב מבצעים פעולה דומה לזו של זיעה המקררת אותנו - כך טמפרטורת האבטיח יורדת. אז איך זה קורה: בשיעור הקודם על חום ואנרגיה דיברנו על כך שהטמפרטורה של גוף מוגדרת כמדד למהירות הממוצעת של חלקיקי החומר שבו. חלקיקים אלו נעים, מתנגשים אחד בשני ללא הרף ומעבירים אנרגיה מאחד לשני.

***מה קורה לחלקיקי נוזל האבטיח הנמצאים קרוב לשפת האבטיח?
חלק מההתנגשויות בין חלקיקים אלו גורמות לכמה מהם לקבל מספיק אנרגיה על מנת להתנתק משאר החלקיקים ולשנות את מצב הצבירה שלהם לגז. זהו אידוי.
חלקיקי החומר עוזבים את האבטיח עם מהירות גדולה יותר שהשיגו מהתנגשות מקרית עם חלקיקים אחרים ומשאירים את אלו עם מהירות קטנה מזו שהייתה להם לפני ההתנגשות.
כך "בורחת" אנרגיה מהגוף.



חום כמוס וקיבול חום:
כאשר באים לטפל בבעיות מסוג זה, כמה מושגים חשובים שעלינו להכיר הם חום כמוס וקיבול חום (הידוע גם בכינויו חום סגולי).
כאשר אנו מחממים גוש קרח למשל, שהטמפרטורה ההתחלתית שלו היא 20-, הטמפרטורה של הגוש תתחיל לעלות.
כאשר הטמפרטורה תגיע ל-0 מעלות, המשך עליית הטמפרטורה ייעצר לזמן מה למרות שהחימום נמשך.
החום שנכנס למערכת משמש להעברת המים ממצב צבירה מוצק למצב צבירה נוזל. אותה תופעה מתרחשת גם במעבר ממצב צבירה נוזל למצב צבירה גז.

חום כמוס הוא כמות החום הדרושה להעביר יחידת מסה של חומר ממצב צבירה אחד לשני.
חשוב לציין כי חום כמוס במעבר פאזה ממוצק לנוזל אינו שווה לחום הכמוס במעבר מנוזל לגז.

קיבול החום הוא כמות החום הנדרשת לשינוי טמפרטורה של יחידת מסה במעלה אחת. אם נרצה להרתיח מים בקומקום חשמלי, ייקח יותר זמן להרתיח קומקום מלא
(למשל ליטר מים) מאשר קומקום מלא למחצה (חצי ליטר). כמות החום שיש להשקיע עבור הרתחת קומקום מלא, כפולה.

יחידות האנרגיה נמדדות בג'אול. למשל, נדרשים 4186 ג'אול על מנת להעלות קילוגרם אחד של מים במעלה אחת ולכן קיבול
החום הסגולי של מים הוא 4.186. למים יש קיבול חום גבוה ביחס לחומרים אחרים (למשל: ברזל - 0.46, אלכוהול - 2.4, זכוכית -
) וזה אומר שיש להשקיע כמות אנרגיה גדולה יחסית על מנת להעלות את הטמפרטורה שלהם.