Universul este compus dintr-un amestec complex de materie și energie, două elemente esențiale care colaborează pentru a susține existența a tot ce cunoaștem. Materia constă în atomi și molecule, iar fără energia care îi activează, universul ar fi un loc inert și imobil.
Activitatea atomilor și a moleculelor generează energia termică, o formă de energie fundamentală prezentă în întregul univers. Chiar și în cele mai reci colțuri, există o cantitate minimă de energie termică, subliniind omniprezența acestei forme de energie.
În esență, energia este echivalentă cu mișcarea. Atunci când atomii dintr-un obiect se deplasează, chiar și în mod aleatoriu, ei dețin energie. Pe măsură ce această mișcare devine mai intensă, obiectul devine cald. Căldura, în limbaj științific, este adesea numită „energie termică internă”. Modul fascinant în care atomii și moleculele vibrează sau se mișcă conferă obiectelor proprietățile termice pe care le experimentăm zilnic.
La fel cum un vehicul necesită un instrument pentru a măsura viteza, energia termică a unui obiect este evaluată printr-un termometru. Temperatura unui obiect este direct proporțională cu viteza medie a atomilor săi. Pe măsură ce temperatura crește, și viteza acestora, implicând energia, cresc.
Dar ce s-ar întâmpla dacă toată mișcarea atomilor s-ar opri? Teoretic, acest lucru ar conduce la atingerea unei temperaturi de -273 grade Celsius, denumită zero absolut sau 0 Kelvin. Este momentul în care energia termică dispare complet.
Energia are abilitatea de a lua forme variate și de a se transforma de la una la alta. De la energie electrică, mecanică, chimică, nucleară până la energie sonoră, toate aceste forme pot fi transformate în energie termică, provocând încălzirea prin agitația moleculelor. Un exemplu concret este cuptorul cu microunde, care funcționează prin agitarea moleculelor de apă din alimente, fără riscuri semnificative pentru sănătate.
În esență, căldura reprezintă energia, iar temperatura este unitatea de măsură care arată cât de fierbinte sau rece este un obiect.
Transferul de căldură
Căldura nu se menține constantă, o observație universală și intuitivă. O ceașcă fierbinte de cafea se va răci în timp, iar înghețata se va topi, ilustrând „cea de-a doua lege a termodinamicii”. Conform acestei legi, căldura tinde să curgă de la zone cu temperatură ridicată la cele cu temperatură scăzută, scopul fiind obținerea echilibrului termic.
În sezonul rece, acest fenomen devine evident prin creșterea cheltuielilor pentru încălzire, din cauza necesității suplimentare de energie. Căldura se transferă prin trei metode: conducție, convecție și radiație.
Conducția se produce prin contact direct, de exemplu, picioarele devin reci pe o pardoseală din gresie. Convecția, pe de altă parte, se observă atunci când încălzim o oală cu supă. Supa fierbinte devine mai puțin densă și se ridică, facilitând un proces de circulație care distribuie căldura uniform.
Radiația, în schimb, permite transferul de căldură prin spații goale fără necesitatea unui mediu material, fiind responsabilă de majoritatea energiei pe care o primim de la Soare. Când simțim căldura unei flacări pe față, este rezultatul radiației infraroșii.
De ce unele lucruri se încălzesc mai greu decât altele?
Capacitatea materialelor de a depozita sau de a conduce căldura variază semnificativ
