Θερμοκρασία και Θερμότητα: μια πρώτη γνωριμία 🔥
Ο άνθρωπος αξιοποιεί τη θερμότητα εδώ και χιλιάδες χρόνια. Χρειάστηκε να ζεστάνει το φαγητό του, να θερμάνει το σπίτι του και να διατηρήσει σταθερή τη θερμοκρασία του ίδιου του σώματός του. Αυτές οι καθημερινές ανάγκες τον οδήγησαν να παρατηρήσει και να μελετήσει προσεκτικά όλα τα φαινόμενα που σχετίζονται με τη θερμότητα.
Πώς ο άνθρωπος «διάβασε» τη θερμότητα γύρω του
Από πολύ παλιά, ο άνθρωπος διαπίστωσε ότι διάφορα σκεύη, ανάλογα με το υλικό από το οποίο ήταν φτιαγμένα, μπορούσαν να διατηρούν το φαγητό ζεστό ή το νερό δροσερό για περισσότερη ώρα. Ανακάλυψε επίσης ότι τα μάλλινα ρούχα μπορούσαν να τον «κρατήσουν» ζεστό τις κρύες χειμωνιάτικες νύχτες. Αντίθετα, παρατήρησε ότι κάποια άλλα υλικά θερμαίνονταν πολύ γρήγορα όταν τα έβαζε κοντά στη φωτιά, τόσο που δεν μπορούσε να τα κρατήσει στο χέρι του για πολλή ώρα.
Η παρατήρηση της φύσης τον οδήγησε και σε σημαντικές εφευρέσεις. Βλέποντας τα πουλιά να αιωρούνται στον αέρα χωρίς να κουνούν τα φτερά τους, κατάλαβε ότι αυτό συμβαίνει χάρη σε θερμά ρεύματα αέρα, τα οποία βοηθούν τα πουλιά να αιωρούνται ή ακόμη και να ανεβαίνουν ψηλότερα. Μελετώντας αυτά τα ρεύματα, κατασκεύασε αερόστατα. Κατάφερε μάλιστα να μιμηθεί τα πουλιά και να πετάξει στον αέρα με ανεμόπτερα, συσκευές που εκμεταλλεύονται τα ρεύματα του αέρα για να πετούν χωρίς κινητήρα.
Η ιδέα του αερόστατου δεν ήρθε τυχαία. Ο άνθρωπος παρατήρησε πρώτα τα πουλιά να αιωρούνται πάνω σε θερμά ρεύματα αέρα χωρίς καμία προσπάθεια, και μόνο μελετώντας αυτό το φαινόμενο κατάφερε να φτιάξει μια συσκευή που κάνει το ίδιο πράγμα, χρησιμοποιώντας ζεστό αέρα για να ανυψωθεί.
Ο Ήλιος, η βασικότερη πηγή θερμότητας
Η βασικότερη πηγή θερμότητας είναι ο Ήλιος. Ο άνθρωπος εκμεταλλεύτηκε αυτή την ανεξάντλητη πηγή ενέργειας για να καλύψει τις καθημερινές του ανάγκες. Παρατήρησε από παλιά ότι τα σκουρόχρωμα αντικείμενα θερμαίνονται περισσότερο από τα ανοιχτόχρωμα. Γι' αυτό χρωμάτιζε με σκούρο χρώμα τα αντικείμενα που ήθελε να διατηρεί ζεστά, και με ανοιχτό χρώμα εκείνα που ήθελε να διατηρεί δροσερά.
Εκμεταλλευόμενος τη θερμότητα του Ήλιου, ο άνθρωπος κατασκεύασε ακόμη και θερμοκήπια, μέσα στα οποία μπορεί να καλλιεργεί φρούτα, λαχανικά και καλλωπιστικά φυτά όλες τις εποχές του χρόνου, ακόμη και τον χειμώνα.
Η θερμότητα στην καθημερινή μας ζωή σήμερα
Οι γνώσεις μας για τα θερμικά φαινόμενα είναι πολύτιμες, γιατί χάρη σε αυτές αξιοποιούμε σήμερα τη θερμότητα πολύ αποτελεσματικά. Με τα συστήματα κεντρικής θέρμανσης διατηρούμε ζεστούς τους χώρους όπου κατοικούμε και εργαζόμαστε. Με τους ηλιακούς θερμοσίφωνες θερμαίνουμε το νερό που χρησιμοποιούμε στο σπίτι. Με κατάλληλα υλικά εμποδίζουμε την ανεπιθύμητη απώλεια θερμότητας, ώστε να μη σπαταλάμε ενέργεια.
Τι είναι η θερμική ενέργεια και τι η θερμότητα
Όλα τα φαινόμενα που σχετίζονται με τη θερμότητα ονομάζονται θερμικά φαινόμενα. Οφείλονται στις μεταβολές της θερμικής ενέργειας των σωμάτων.
Ονομάζουμε θερμική ενέργεια ενός σώματος την κινητική ενέργεια των μορίων του, η οποία οφείλεται στις συνεχείς και τυχαίες κινήσεις τους. Κάθε σώμα, δηλαδή, αποτελείται από μόρια που κινούνται ασταμάτητα και άτακτα, και αυτή ακριβώς η κίνηση είναι η θερμική του ενέργεια.
Τη θερμική ενέργεια ενός σώματος την αντιλαμβανόμαστε από τη θερμοκρασία του: όσο μεγαλύτερη είναι η θερμική ενέργεια ενός σώματος, τόσο μεγαλύτερη είναι και η θερμοκρασία του.
Ονομάζουμε θερμότητα την ενέργεια μόνο όταν αυτή ρέει από ένα σώμα σε ένα άλλο. Η θερμότητα ρέει πάντοτε προς μία κατεύθυνση: από τα σώματα με τη μεγαλύτερη θερμοκρασία προς τα σώματα με τη χαμηλότερη θερμοκρασία.
Πολύ συχνά μπερδεύουμε τους δύο όρους, αλλά δεν σημαίνουν το ίδιο. Η θερμική ενέργεια ανήκει σε ένα σώμα και υπάρχει ακόμη κι όταν το σώμα είναι μόνο του. Η θερμότητα, όμως, δεν «ανήκει» πουθενά μόνιμα· είναι ενέργεια που ρέει, και υπάρχει μόνο όταν δύο σώματα με διαφορετική θερμοκρασία έρχονται σε επαφή. Μόλις σταματήσει η ροή, δεν μιλάμε πια για θερμότητα.