Στόχοι ενότητας
Κεφάλαιο 5: Θερμότητα
Στο κεφάλαιο αυτό οι μαθητές θα μελετήσουν, το φυσικό μέγεθος "θερμότητα" από το φυσικό μέγεθος θερμοκρασία, θα μελετήσουν φαινόμενα σχετικά με την θερμότητα, όπως η συστολή και η διαστολή στερεών υγρών και αερίων καθώς και φαινόμενα σχετικά με την αλλαγή της φυσικής κατάστασης.
Το θερμόμετρο
Το θερμόμετρο
|
Η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας. Η βασική πηγή ενέργειας για τη Γη είναι ο Ήλιος. Το χειμώνα η ενέργεια που φτάνει σε μας από τον Ήλιο είναι λιγότερη απ' ό,τι το καλοκαίρι, γι' αυτό η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη. Το χειμώνα χρειαζόμαστε συμπληρωματική ενέργεια, για να θερμάνουμε τους χώρους στους οποίους ζούμε.
Με ειδικά όργανα, τα θερμόμετρα, μπορούμε να μετρήσουμε με ακρίβεια τη θερμοκρασία του σώματός μας. Η φυσιολογική θερμοκρασία του ανθρώπου είναι περίπου 37ο C. Με θαυμαστό τρόπο ο ανθρώπινος οργανισμός διατηρεί τη θερμοκρασία αυτή σταθερή, εκτός και αν είμαστε άρρωστοι. Θερμόμετρα δε χρησιμοποιούμε όμως μόνο, για να μετρήσουμε τη θερμοκρασία του σώματός μας. Τα βλέπουμε γύρω μας καθημερινά: στο σπίτι, στα όργανα του αυτοκινήτου, στα ψυγεία...
|
Συμπέρασμα
Η εκτίμηση της θερμοκρασίας με την αίσθηση της αφής δεν είναι ακριβής.
Συμπέρασμα
Ο Celsius τοποθέτησε ένα θερμόμετρο σε ένα δοχείο με καθαρό νερό και παγάκια. Στο σημείο που ήταν η στάθμη του υγρού στο θερμόμετρο σημείωσε τον αριθμό 0. Στη συνέχεια, τοποθέτησε το θερμόμετρο σε ένα δοχείο με νερό που έβραζε και σημείωσε τον αριθμό 100. Μετά χώρισε το διάστημα από το 0 έως το 100 σε 100 ίσα μέρη και ονόμασε κάθε μέρος 1 βαθμό.
τι ειναι το θερμομετρο
οι τρεισ κλιμακεσ θερμοκρασιασ
Θερμοκρασία - Θερμότητα Δύο διαφορετικές έννοιες
Θερμοκρασία - Θερμότητα Δύο διαφορετικές έννοιες
|
Η θερμοκρασία είναι μια έννοια που μας βοηθά να περιγράψουμε πόσο θερμό ή ψυχρό είναι ένα σώμα. Όταν ένα σώμα είναι θερμό, λέμε ότι έχει υψηλή θερμοκρασία, όταν είναι ψυχρό, λέμε ότι έχει χαμηλή θερμοκρασία. Τη θερμοκρασία τη μετράμε με ειδικά όργανα, τα θερμόμετρα.
Όπως όλες οι αλλαγές γύρω μας, έτσι και η αλλαγή της θερμοκρασίας οφείλεται στην ενέργεια. Μία από τις μορφές ενέργειας είναι η θερμική ενέργεια. Θερμική ενέργεια ονομάζουμε την κινητική ενέργεια των μορίων λόγω των συνεχών και τυχαίων κινήσεών τους. Τη θερμική ενέργεια την αντιλαμβανόμαστε από τη θερμοκρασία του σώματος. Όσο περισσότερη θερμική ενέργεια έχει ένα σώμα, τόσο μεγαλύτερη είναι και η θερμοκρασία του.
|
Η αύξηση ή η μείωση της θερμικής ενέργειας του σώματος, άρα και η αύξηση ή η μείωση της θερμοκρασίας του γίνεται με τη ροή ενέργειας. Όταν στο σώμα προσφέρεται ενέργεια, η θερμική ενέργειά του, άρα και η θερμοκρασία του, αυξάνεται. Αντίθετα, όταν το σώμα χάνει ενέργεια, η θερμική του ενέργεια, άρα και η θερμοκρασία του, μειώνεται. Την ενέργεια, όταν ρέει από ένα σώμα προς ένα άλλο λόγω διαφορετικής θερμοκρασίας, την ονομάζουμε θερμότητα. Η θερμότητα ρέει πάντοτε από τα σώματα με υψηλότερη θερμοκρασία προς τα σώματα με χαμηλότερη θερμοκρασία.
Συμπέρασμα
Η ενέργεια στον μονόδρομο!
Η ενέργεια ρέει από τα θερμότερα στα ψυχρότερα σώματα.
Η ενέργεια ρέει από τα θερμότερα στα ψυχρότερα σώματα.
μετρηση θερμοκρασιασ
Τήξη και πήξη
Tήξη - Πήξη
|
Τις ζεστές καλοκαιρινές ημέρες, για να δροσιστούμε, βάζουμε παγάκια στο ποτήρι με το νερό μας. Καθώς το νερό είναι θερμότερο από τον πάγο, ρέει θερμότητα από το νερό προς τα παγάκια. Ο πάγος απορροφά θερμότητα και λιώνει, από στερεός γίνεται υγρός. Όμοια, αλλά σε διαφορετική θερμοκρασία, λιώνει η σοκολάτα, όταν την αφήσουμε σε ζεστό μέρος και το κερί, όταν καίει το φυτίλι του. Η μετατροπή των στερεών σωμάτων σε υγρά ονομάζεται τήξη. Κάθε στερεό σώμα μετατρέπεται σε υγρό σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, η οποία ονομάζεται θερμοκρασία τήξης. Το καθαρό νερό έχει θερμοκρασία τήξης 0 οC. Όση ώρα διαρκεί η τήξη, η θερμοκρασία διατηρείται σταθερή. |
Το αντίστροφο φαινόμενο, η μετατροπή ενός υγρού σε στερεό, ονομάζεται πήξη . Κατά την πήξη το σώμα αποβάλλει θερμότητα στο περιβάλλον. Όταν, για παράδειγμα, τοποθετούμε την παγοθήκη στην κατάψυξη, από το θερμότερο νερό αποβάλλεται θερμότητα στον πιο ψυχρό αέρα, που βρίσκεται μέσα στην κατάψυξη. Το νερό σταδιακά από υγρό γίνεται στερεό. Όση ώρα διαρκεί η πήξη, η θερμοκρασία διατηρείται σταθερή. Κάθε υγρό σώμα μετατρέπεται σε στερεό σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, που ονομάζεται θερμοκρασία πήξης. Για κάθε σώμα οι θερμοκρασίες τήξης και πήξης είναι ίσες.
Συμπέρασμα
Όταν ένα στερεό παίρνει θερμότητα, κάποια στιγμή αρχίζει ν’ αλλάζει φυσική κατάσταση. Ένα μέρος του γίνεται υγρό. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται τήξη. Όσο διαρκεί η τήξη, η θερμοκρασία είναι σταθερή.
Συμπέρασμα
Όταν ένα υγρό δίνει θερμότητα, κάποια στιγμή ένα μέρος του αλλάζει φυσική κατάσταση και γίνεται στερεό. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται πήξη. Όσο διαρκεί η πήξη, η θερμοκρασία είναι σταθερή.
με τον μικροκοσμο εξηγω: τηξη και πηξη
H τηξη μεταλλου σε δοκιμαστικο σωληνα
Πειραματιστειτε με διαφορα υλικα
Πειραματιστείτε με διάφορα υλικά, για να δείτε αν όλα τα στερεά μετατρέπονται
σε υγρά (τήξη) ή το αντίστροφο (πήξη).
σε υγρά (τήξη) ή το αντίστροφο (πήξη).
εξασκηση - τηξη ή πηξη;
Εξάτμιση και συμπύκνωση
Εξάτμιση και συμπύκνωση
|
Στις θερμοκρασίες που επικρατούν στη Γη, το νερό είναι το μόνο υλικό που υπάρχει στη φύση και στις τρεις φυσικές καταστάσεις.
Όταν το νερό έχει αέρια μορφή, βρίσκεται σε αέρια φυσική κατάσταση. Τότε χρησιμοποιούμε την ονομασία «υδρατμοί». Διαπιστώνουμε την ύπαρξή τους, όταν αυτοί μετατρέπονται σε υγρό στις κρύες επιφάνειες των τζαμιών. Νερό υπάρχει σε υγρή μορφή στην επιφάνεια της Γης αλλά και κάτω από αυτή. Οι υδρατμοί υπό ειδικές συνθήκες μετατρέπονται σε πάγο και αιωρούνται στην ατμόσφαιρα ή τους βλέπουμε επάνω στα φυτά. Τότε τους ονομάζουμε «πάχνη». Το νερό, τέλος, παρατηρείται στη φύση σε στερεή μορφή στους πόλους ή στις ψηλές βουνοκορφές. |
|
|
Όταν ένα υγρό απορροφά θερμότητα, ένα μέρος του αλλάζει φυσική κατάσταση και γίνεται αέριο. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται εξάτμιση. Η εξάτμιση γίνεται μόνο από την ελεύθερη επιφάνεια του υγρού και όχι από όλη τη μάζα του.
Η αλλαγή φυσικής κατάστασης από αέρια σε υγρή ονομάζεται συμπύκνωση ή υγροποίηση. Κατά την υγροποίηση το αέριο αποβάλλει ενέργεια και γίνεται υγρό.
Συμπέρασμα
Όταν ένα υγρό παίρνει θερμότητα, ένα μέρος στην επιφάνειά του αλλάζει φυσική κατάσταση και γίνεται αέριο. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται εξάτμιση.
Συμπέρασμα
Όταν ένα αέριο δίνει θερμότητα, ένα μέρος του αλλάζει φυσική κατάσταση και γίνεται υγρό. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται συμπύκνωση.
Εξατμιση, βρασμος, υγροποιηση
αφαλατωση
Δες εδώ πώς μπορούμε, εφαρμόζοντας το φαινόμενο της εξάτμισης και της συμπύκνωσης, να αφαλατώσουμε το νερό (να πάρουμε δηλαδή καθαρό νερό από το αλατόνερο).
Όταν θερμαίνουμε το νερό δημιουργούνται υδρατμοί (εξάτμιση) οι οποίοι καθώς περνούν από το σημείο του σωλήνα που ψύχεται με κρύο νερό συμπυκνώνονται (συμπύκνωση ή υγροποίηση).
Όταν θερμαίνουμε το νερό δημιουργούνται υδρατμοί (εξάτμιση) οι οποίοι καθώς περνούν από το σημείο του σωλήνα που ψύχεται με κρύο νερό συμπυκνώνονται (συμπύκνωση ή υγροποίηση).
ο κυκλος του νερου
|
|
|
Ηλιακη αποσταξη νερου
Βρασμός
Βρασμός
|
Όταν θερμαίνουμε ένα υγρό, αυτό απορροφά θερμότητα. Η θερμοκρασία του αυξάνεται. Σε κάποια συγκεκριμένη θερμοκρασία, χαρακτηριστική για το υγρό, αυτό αρχίζει σταδιακά να αλλάζει φυσική κατάσταση και από υγρό να γίνεται αέριο. Η αλλαγή αυτή γίνεται σε όλη τη μάζα του υγρού και όχι, όπως στην εξάτμιση, μόνο από την ελεύθερη επιφάνειά του. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται βρασμός. Όσο διαρκεί ο βρασμός, η θερμοκρασία του υγρού δε μεταβάλλεται, παρά την απορρόφηση ενέργειας. Η αλλαγή φυσικής κατάστασης από αέρια σε υγρή ονομάζεται υγροποίηση. Κατά την υγροποίηση το αέριο αποβάλλει θερμότητα και γίνεται υγρό.
|
Συμπέρασμα
Όταν θερμαίνουμε ένα υγρό, σε κάποια θερμοκρασία αυτό αρχίζει να αλλάζει φυσική κατάσταση και από υγρό γίνεται αέριο. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται βρασμός. Όσο διαρκεί ο βρασμός, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή.
βρασμοσ νερου
|
|
|
Βρασμoς νεροy και οινοπνεyματος
Βρασμός νερού και οινοπνεύματος. Παρατήρησε σε ποια θερμοκρασία βράζει το καθένα (σημείο βρασμού).
Βρασμoς νεροy με την προσθhκη αλατιοy
Βρασμός νερού με την προσθήκη αλατιού. Παρατήρησε σε ποια θερμοκρασία βράζει το αλατόνερο.
Θερμαίνοντας και ψύχοντας τα στερεά
Θερμαίνοντας και ψύχοντας τα στερεά
|
Όταν ένα σώμα απορροφά θερμότητα, όταν θερμαίνεται, αυξάνονται οι διαστάσεις του. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διαστολή. Το αντίθετο συμβαίνει, όταν ένα σώμα αποβάλλει θερμότητα, όταν ψύχεται. Τότε μικραίνει σε όλες του τις διαστάσεις. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται συστολή. Όλα τα σώματα, στερεά, υγρά και αέρια, διαστέλλονται ή συστέλλονται, όταν μεταβάλλεται η θερμοκρασία τους. Διαφορετικά στερεά και υγρά διαστέλλονται και συστέλλονται σε διαφορετικό βαθμό στην ίδια μεταβολή της θερμοκρασίας, ενώ όλα τα αέρια διαστέλλονται και συστέλλονται περίπου στον ίδιο βαθμό στην ίδια μεταβολή της θερμοκρασίας. |
Συμπέρασμα
Τα στερεά σώματα όταν θερμαίνονται, δηλαδή όταν παίρνουν ενέργεια, διαστέλλονται. Όταν ψύχονται, δηλαδή όταν δίνουν ενέργεια, συστέλλονται.
Πειραματα συστολης και διαστολης στερεων
|
|
Heat it up
|
|
|
Κάνουμε κλικ στο "Heat it up" και παρατηρούμε την μεταβολή.
Θερμαίνοντας και ψύχοντας τα υγρά
Θερμαίνοντας και ψύχοντας τα υγρά
|
Όταν σε ένα στερεό σώμα προσφέρεται θερμότητα, οι ταχύτητες των μορίων του μεγαλώνουν. Η θερμοκρασία αυξάνεται και τα μόρια απομακρύνονται όλο και περισσότερο από τις μόνιμες θέσεις τους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα και την αύξηση των διαστάσεων του σώματος. Αυτή την αύξηση την ονομάζουμε διαστολή.
Αντίστροφα, όταν ένα στερεό σώμα αποβάλλει θερμότητα, οι ταχύτητες των μορίων του μικραίνουν. Η θερμοκρασία του πέφτει και οι αποστάσεις μεταξύ των μορίων μειώνονται. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση των διαστάσεων του σώματος. Αυτή τη μείωση την ονομάζουμε συστολή. Ανάλογη με αυτή για τα στερεά είναι η εξήγηση της διαστολής και συστολής και για τα υγρά και τα αέρια. |
Συμπέρασμα
Τα υγρά όταν θερμαίνονται, όταν δηλαδή παίρνουν ενέργεια, διαστέλλονται. Όταν ψύχονται, όταν δηλαδή δίνουν ενέργεια, συστέλλονται.
Πειραματα συστολης και διαστολης υγρων
|
|
|
Θερμαίνοντας και ψύχοντας τα αέρια
|
Όταν ένα σώμα απορροφά θερμότητα, όταν θερμαίνεται, αυξάνονται οι διαστάσεις του. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διαστολή. Το αντίθετο συμβαίνει, όταν ένα σώμα αποβάλλει θερμότητα, όταν ψύχεται. Τότε μικραίνει σε όλες του τις διαστάσεις. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται συστολή. Όλα τα σώματα, στερεά, υγρά και αέρια, διαστέλλονται ή συστέλλονται, όταν μεταβάλλεται η θερμοκρασία τους. Διαφορετικά στερεά και υγρά διαστέλλονται και συστέλλονται σε διαφορετικό βαθμό στην ίδια μεταβολή της θερμοκρασίας, ενώ όλα τα αέρια διαστέλλονται και συστέλλονται περίπου στον ίδιο βαθμό στην ίδια μεταβολή της θερμοκρασίας. |
Συμπέρασμα
Όταν τα αέρια θερμαίνονται, όταν δηλαδή παίρνουν ενέργεια, διαστέλλονται. Όταν ψύχονται, δηλαδή όταν δίνουν ενέργεια, συστέλλονται.
Πειραματα συστολης και διαστολης αεριων
|
|
|
Επανάληψη ενότητας
Επαναληπτικό - Θερμότητα
