7 Termofysik: 7.4 Värme
Värmebegreppet
Värmebegreppet
Värme är överföring av energi från ett system till ett annat system med lägre temperatur. Symbolen för värme är \(Q\). Enheten för värme är joule, J. Värme kan överföras på tre sätt: genom strålning, ledning och strömning.
De som satt runt en eldstad i en grotta för en halv miljon år sedan, njöt av värmen från elden. De upplevde värmestrålning. Det är värme strålning från solen som höjer temperaturen nära marken en klar sommardag. Allt omkring oss, även vi själva, avger och tar emot värmestrålning.
När du sätter en kastrull med kallt vatten på en varm kokplatta, så går värme från kokplattan genom kastrullen till vattnet. Här sker värmeledning. Värmeledning sker alltså när ett föremål med hög temperatur är i direkt kontakt med ett föremål med lägre temperatur.
Ett kokkärl ska helst ha en botten av metall som leder värme bra. Såser måste värmas försiktigt i ett sådant kärl; eftersom strömning sker långsammare i sega vätskor. Med långsam eller ingen strömning alls koncentreras energin nära bottnen, och du riskerar att bränna såsen. Det hjälper att röra om!
En termosflaska är tillverkad för att försvåra värmetransport så mycket som möjligt. Se figur 7.27. Termosen har en dubbelväggig inre flaska, ofta av glas. Den inre flaskan är tunn för att stjäla så lite energi som möjligt från vätskan i termosen. Flaskan har så liten kontakt som möjligt med det yttre höljet för att värmeledningen ska bli så liten som möjligt. Flaskan har också en speglande utsida för att värmestrålningen från flaskan ska bli den minsta möjliga. Mellan dubbelväggarna i den inre flaskan är det vakuum, återigen för att förhindra värmeledning till utsidan.
Gör följande tankeexperiment: Håll dina händer nära en glödlampa såsom figur 7.28 visar. Som du ser är en hand ovanför lampan och en hand bredvid, men båda händerna är lika långt från lampan. Om du ber någon tända lampan kommer du att känna värmen strax efteråt. Vilken hand kommer att känna värmen först? Ge en kort förklaring till ditt svar. Gör gärna själv experimentet innan du läser lösningen.
Lösning: Om du har svarat att båda händerna känner av värmen samtidigt så har du svarat alldeles rätt. Det är värmestrålning vi har att göra med här. Det sitter en liten tråd inuti lampan som glöder och värmen från den strålar ut i alla riktningar. Om du däremot har svarat att handen ovanför lampan känner av värmen först tänker du nog på hur det känns att hålla handen ovanför ett stearinljus. Där är det den heta gasen som strömmar uppåt och bränner din hand.
