Lämpö

Wikipedia

Tulikuuma rautatanko säteilee näkyvää valoa.

Lämpö on atomien tai molekyylien värähtelyliikettä.

Lämpöä syntyy monesta eri syystä. Esimerkiksi kitka tuottaa lämpöä, samoin sähkövastuksen läpi kulkeva virta - mm. hehkulampun kuumeneminen johtuu jälkimmäisestä. Myös kemiallisissa reaktioissa voi vapautua lämpöä. Tällaisia reaktioita kutsutaan eksotermisiksi. Kemiallisia reaktioita, jotka sitovat lämpöä, kutsutaan endotermisiksi.

Lämpöenergiaa tarvitaan muun muassa aineiden olomuotojen muuttamiseen: sulattamiseen ja höyrystämiseen. Vastaavasti lämpöenergiaa vapautuu aineiden jähmettyessä tai tiivistyessä.

[muokkaa] Lämmön siirtyminen

Lämmön siirtyminen on lämpöenergian välittymistä eri lämpötiloissa olevien kappaleiden välillä. Tämä tapahtuu aina kuumemmasta kappaleesta kylmempään lämpöopin sääntöjä noudattaen, eli lämpötilaeroja tasoittavasti. Lämmön siirtyminen voi tapahtua johtumalla, säteilemällä tai konvektiolla (kuljettumalla). Konvektiossa eli kuljetuksessa lämpö siirtyy virtaavan kaasun tai nesteen mukana. Johtuessa lämpö siirtyy suoraan kahden tai useamman kiinteän aineen kosketuspinnan kautta. Säteilyssä lämpö siirtyy sähkömagneettisena säteilynä.

[muokkaa] Lämpötilan muutos

Jos kappaleen lämpötila muuttuu arvosta $T 1$ arvoon $T 2$ , niin kappaleeseen siirtynyt lämpöenergia on $q=m \times c(T_2-T_1)$ jossa m on kappaleen massa ja c ominaislämpökapasiteetti massayksikköä kohti, joka on oletettu vakioksi.

[muokkaa] Lämpölaajeneminen

Yleensä aine laajenee lämmetessään ja kutistuu jäähtyessään. Poikkeuksen tekee jäätyvä vesi, joka laajenee muuttuessaan kiinteäksi. Nämä kappaleen koon muutokset riippuvat kappaleen massasta, lämpötilan muutoksesta, sekä joka aineelle ominaisesta lineaarisesta lämpölaajenemiskertoimesta (kun lasketaan kappaleen pituuden muutoksia) tai tilavuuden lämpölaajenemiskertoimesta (kun lasketaan kappaleen tilavuuden muutoksia).

[muokkaa] Absoluuttinen nollapiste

Pääartikkeli: Absoluuttinen nollapiste

Absoluuttinen nollapiste on lämpötila, jossa tasapainossa olevat atomit ovat alimmalla energiatilallaan. Se on siten myös matalin mahdollinen lämpötila ja siten Kelvin-asteikon alkuarvo. Fysikaalisesti sen saavuttaminen on kuitenkin mahdotonta. Matalin koskaan saavutettu lämpötila on ollut kuitenkin varsin lähellä nollaa, vain 100 pK (0,000 000 000 1 K). Tämä ennätys saavutettiin vuonna 2000 Teknillisessä Korkeakoulussa Espoossa.^[1]