Vad är termisk energi?
Termisk energi är den totala kinetiska energin (rörelseenergi) hos partiklarna i ett ämne. Ju mer termisk energi en substans har, desto snabbare rör sig partiklarna. Detta leder till flera observerbara förändringar:
1. Temperaturförändring:
* Uppvärmning: Att tillsätta termisk energi ökar partiklarnas genomsnittliga kinetiska energi. Detta gör att ämnet blir varmare, mätt med en temperaturökning.
* Kylning: Avlägsnande av termisk energi minskar den genomsnittliga kinetiska energin. Ämnet blir kallare, vilket resulterar i en lägre temperatur.
2. Förändringar i materien:
* fast till vätska (smältning): När termisk energi tillsätts, vibrerar partiklarna i ett fast ämne snabbare. Så småningom övervinner de krafterna som håller dem i en fast gitterstruktur, vilket gör att de kan röra sig mer fritt - detta smälter.
* vätska till gas (kokning/förångning): Fortsatt uppvärmning ger partiklarna tillräckligt med energi för att bryta sig loss från vätskans yta helt och förvandlas till en gas.
* gas till vätska (kondens): När termisk energi tas bort från en gas bromsar partiklarna ner och förlorar energi. De kan sedan klumpas ihop för att bilda en vätska.
* vätska till fast (frysning): Ytterligare kylning får partiklarna i en vätska att bromsa ännu mer tills de sätter sig i en fast, ordnad struktur och bildar ett fast ämne.
3. Expansion och sammandragning:
* expansion: Uppvärmning av de flesta ämnen får dem att expandera, eftersom partiklarnas ökade kinetiska energi tvingar dem längre isär.
* sammandragning: Kylning får de flesta ämnen att sammandras, eftersom partiklarna bromsar och rör sig närmare varandra.
Viktig anmärkning: Vatten är ett undantag från den allmänna regeln om expansion vid uppvärmning. När vatten kyls från 4 ° C till 0 ° C, expanderar det faktiskt något innan frysning. Detta beror på den unika vätebindningsstrukturen för vattenmolekyler.
Sammanfattningsvis:
Förändringar i termisk energi förändrar partiklarnas kinetiska energi i ett ämne, vilket leder till temperaturförändringar, materiens tillstånd och substansens volym (expansion/sammandragning).
