אנרגיה טמפרטורה חום וקור


אנרגיה טמפרטורה חום וקור

אנרגיה-טמפרטורה-חום-וקור

בשיעור זה נכיר יותר לעומק את הקשר בין המושגים: אנרגיה וטמפרטורה חום וקור. ננסה להעמיק את דיוק השימוש שלנו במונחים אלה.
לשם כך ננסה לתאר סדרת ניסויים שנערכה בשלבים. בחלק מהניסויים יש קשר בין שלב אחד לשלב הבא אחריו ונציין זאת.

ניסוי ראשון

נלקחו שלוש כוסות כימיות, שבכל אחת מהם 100 מ"ל מים, בטמפרטורה של 25°C (טמפרטורת החדר).

  • את הכוס הראשונה הניחו על פלטת חימום למשך 5 דקות.
  • את הכוס השנייה הניחו באמבט מי קרח למשך 5 דקות.
  • ואילו את הכוס השלישית הניחו על השולחן למשך 5 דקות.

בכל אחת מהכוסות הניחו מד טמפרטורה. לאחר חמש דקות, נמדדה הטמפרטורה בכל אחת מהכלים, ותלמיד התבקש להכניס כל פעם אצבע אחרת לכל אחת מהכוסות.
תגובת התלמיד הייתה כך :
בכוס הראשונה, שבה נמדדה טמפרטורה של 40°C בתום חמשת הדקות, אמר התלמיד שהרגיש שהמים חמים. בכוס השנייה, שבה נמדדה טמפרטורה של 12ºC בתום הניסוי, אמר התלמיד שהרגיש שהמים קרים.
בכוס השלישית, שבה נמדדה הטמפרטורה 25°C הוא אמר שהמים לא חמים ולא קרים.

תלמיד שני שעשה את אותו הדבר אמר שהמים בכוס הראשונה חמימים בכוס השנייה קרירים ובכוס השלישית קרים מאוד.

מה שניתן ללמוד מכך שהמושגים חם וקר הם מושגים יחסיים הם מבטאים תחושה והיא יחסית לכל אחד. זהו לא גודל מדעי מדויק.

ניסוי שני

ניסויי זה הוא המשך של הניסוי הקודם.
בניסוי זה נמדדה הטמפרטורה, בכל אחד מהכוסות מהניסוי הקודם, במשך כ- 30 ד'. לאחר כ- 30 דקות הטמפרטורה בשלושת הכלים הייתה 25°C.
מה ניתן לומר על השינוי שחל בכל אחת מהכוסות?

  • בכוס הראשונה חלה ירידה של 15 מעלות צלזיוס
  • בכוס השנייה חלה עליה של 13 מעלות צלזיוס
  • בכוס השלישית לא חל שינוי בטמפרטורה

כעת ננסה להתייחס לשינוי האנרגיה שחל בכל אחת מהכוסות (לשם העניין נקרא לה המערכת).

  1. האם בכוס הראשונה חלה עלייה ירידה או שאין שינוי באנרגיה הפנימית של המערכת?
    בכוס הראשונה, חלה ירידה באנרגיה הפנימית של המערכת. חלה ירידה בטמפרטורה בכלי זה, ולכן חלה ירידה באנרגיה הקינטית הממוצעת של המערכת, ולכן גם ירידה באנרגיה הקינטית הכוללת. מכאן שחלה ירידה באנרגיה הפנימית.
  2. האם בכוס השנייה חלה עלייה ירידה או שין שינוי באנרגיה הפנימית של המערכת?
    בכוס השנייה, חלה עלייה באנרגיה הפנימית של המערכת. חלה עלייה בטמפרטורה בכלי זה, ולכן חלה עלייה באנרגיה הקינטית הממוצעת של המערכת, ולכן גם עלייה באנרגיה הקינטית הכוללת. מכאן שחלה עלייה באנרגיה הפנימית.
  3. האם בכוס השלישית חלה עלייה ירידה או שין שינוי באנרגיה הפנימית של המערכת?
    בכוס השלישית לא חל שינוי באנרגיה הפנימית של המערכת. לא חל שינוי בטמפרטורה בכלי זה, ולכן לא חלה עלייה או ירידה באנרגיה הקינטית הממוצעת של המערכת, ולכן לא חלה עלייה או ירידה באנרגיה הקינטית הכוללת. מכאן שלא חלה עלייה או ירידה באנרגיה הפנימית אין שינוי באנרגיה הפנימית.

ניסוי שלישי

ניסוי זה מתייחס לשלוש כוסות כימיות המכילות מים בכמויות הבאות :

  1. כוס ראשונה מכילה 50 מ"ל מים
  2. כוס שניה מכילה 100 מ"ל מים
  3. כוס שלישית מכילה 150 מ"ל מים

בשלושת הכוסות המים בטמפרטורה של 25°C.
את שלוש הכוסות מניחים על פלטת חימום ונמדדת הטמפרטורה בכל אחד מהכלים במשך כ- 50 ד'.

הגרף הבא מתאר (בקירוב טוב) את הטמפרטורה של המים בכל אחד מהכלים ?
הגרף מתאר את שינוי הטמפרטורה בכל אחד מהכלים במהלך חימום מים (בכמויות שונות):

המשך התוכן בעמוד זה למנויים (חודשי/שנתי) בלבד

אם הינך מנוי/ה אנא הכנס שם משתמש וסיסמא!

אם אין ברשותך מנוי אנא בדוק/בדקי את תוכניות מנויים