| : [♪ Μουσική Καλημέρα, παιδιά! Σήμερα θα ασχοληθούμε με φυσική. Γιατί μαθαίνω φυσική? Για να μπορώ να ερμηνεύω πράγματα, καταστάσεις, φαινόμενα που υπάρχουν γύρω μου και να μην θεωρώ πράγματα αυτονόητα, κάτι που κάνουν εκείνοι που δεν μαθαίνουν φυσική. Πρέπει να μπορώ να τα ερμηνεύσω όμως με το σωστό τρόπο, γι' αυτό χρησιμοποιώ πάντοτε αυτό που ονομάζουμε επιστημονική μεθοδολογία. Και τι είναι αυτό, κύριε? Θα το ρωτήσετε σίγουρα. Πολύ απλά, αφού γίνεστε μικροί επιστήμονες, θα πρέπει κάθε πράγμα το οποίο παρατηρείτε, ερμηνεύετε, να χρησιμοποιείτε τις σωστές λέξεις, δηλαδή να έχετε ακρίβεια, να είστε σαφείς, δηλαδή να βάζετε αυτές τις λέξεις στη σωστή σειρά, ώστε να μπορεί να το καταλαβαίνει ο οποιοσδήποτε και ταυτόχρονα να είστε σύντομοι. Δηλαδή, να μην χρειάζεστε παραπάνω από 4-5 γραμμές για να διατυπώσετε αυτό που παρατηρείτε. Η ενότητα με την οποία θα ασχοληθούμε, είναι μια ενότητα που τη μελετούμε και στην 5η τάξη, αλλά και στην 6η. Είναι η ενότητα της θερμότητας. Η θερμότητα κρύβει από πίσω πολλές-πολλές έννοιες, όπως είναι η θερμοκρασία, όπως είναι η θερμική ενέργεια, η θερμική ισορροπία. Όλες αυτές τις έννοιες θα τις δούμε αναλυτικά μέσα από τα παραδείγματά μας. Και πάμε ευθύς να ξεκινήσουμε. Τι είναι αυτό? Το γνωρίζουμε όλοι. Είναι το θερμόμετρο. Και μάλιστα δεν υπάρχει ένας τύπος θερμομέτρου. Είναι ακριβώς το υδραργυρικό θερμόμετρο. Που πια δεν κυκλοφορεί πολύ, λόγω του ότι ακριβώς μέσα έχει τον υδραργύρο. Ο υδραργύρος, όμως, είναι από τους καλύτερους αγωγούς θερμότητας. Και τι σημαίνει αυτό, κύριε, αγωγός θερμότητας, σωστή ερώτηση. Πολύ απλά, υπάρχουν υλικά σώματα μέσα από τα οποία η θερμότητα ρέει, αυτό είναι το ρήμα που χρησιμοποιούμε στη θερμότητα, εύκολα και γρήγορα. Και άλλα υλικά σώματα που από μέσα τους ρέει η θερμότητα δύσκολα και αργάν. Εκείνα τα λέμε κακούς αγωγούς θερμότητας. Ο υδράργυος, λοιπόν, είναι ένας καλός αγωγός της θερμότητας. Για αυτό το λόγο μας βάζει η μαμά το θερμόμετρο για να διαπιστώσει αν έχουμε πειρετό. Για πάμε σε αυτή τη φράση. Αλήθεια, μας δείχνει δηλαδή το θερμόμετρο τη θερμοκρασία, δηλαδή η θερμοκρασία μας δείχνει αν είμαστε θερμοί ή ψυχροί. Όχι. Αυτό που μας δείχνει η θερμοκρασία είναι το πόσο θερμοί είμαστε, το πόσο ψυχροί είμαστε. Αυτό ακριβώς εκφράζει η θερμοκρασία και μπορώ να το μετρήσω αυτό. Δηλαδή η θερμοκρασία είναι ένα μετρήσιμο μέγεθος. Όπως είναι το μήκος, το πλάτος, το ύψος, όλα αυτά είναι μεγέφη γιατί μπορώ να τα μετρήσω. Και αφού έχει να κάνει με τη φυσική, δηλαδή με τη φύση, θα το πω ένα φυσικό μέγεθος. Που δεν μας δείχνει η θερμοκρασία αν ένα υλικό σώμα είναι θερμό ή ψυχρό, αλλά πόσο θερμό και πόσο ψυχρό. Άρα λοιπόν, όταν η μαμά μας λέει, έλα να βάλεις θερμόμετρο για να δω αν είσαι ζεστός, θα πρέπει εμείς να διορθώσουμε και να πούμε, να δεις πόσο ζεστός είμαι. Πάνω από το κανονικό ή όχι. Για πάμε να δούμε βήμα-βήμα και να θυμηθούμε δύο ανθρώπους, που ακριβώς στην θερμοκρασία, σε αυτό το φυσικό μέγεθος, έπαιξαν μεγάλο ρόλο. Ίσως πάει το μυαλό σας, γιατί τους έχετε ακούσει. Αριστερά είναι ο Κέλσιος. Ο Κέλσιος ήταν ένας Σουηδός αστρονόμος. Και ήταν αυτός που το 1742 πρότεινε μία κλίμακα μέτρησης της θερμοκασίας. Αυτή που έχει καθιερωθεί σχεδόν σε όλο τον κόσμο. Τους βαθμούς Κελσίου και όχι Κελισίου που πολλές φορές λέμε λανθασμένα. Άρα λοιπόν οι βαθμοί Κελσίου προήθαν από τον Κέλσιο. Αργότερα ήρθε ένας άλλος Γερμανός, φυσικός, μηχανικός, εφευρέτης, ο Φαρενάητ. Ο Φαρενάητ ήταν και αυτός ο οποίος έδωσε το όνομά του σε μία μονάδα μέτρησης της θερμοκασίας. Με διαφορετικό τρόπο μετρούμε σε βαθμούς Κελσίου, με διαφορετικό τρόπο μετρούμε τη θερμοκασία σε βαθμούς Φαρενάητ. Πάμε να δούμε μία προσωμίωση πειράματος, όπου ακριβώς θα αποδείξουμε με εργαλείο τη θερμοκασία, δηλαδή το πόσο θερμό ή πόσο ψυχρό είναι ένα υλικό σώμα, κάτι που το ξέρουμε ήδη από τις μορφές ενέργειας. Ότι η θερμότητα ρέει από το θερμό στο ψυχρό. Μπορούμε να δούμε λοιπόν την προσωμίωση, όπου έχουμε ένα ψυχρό υλικό σώμα, 20 βαθμών Κελσίου, και ένα θερμό υλικό σώμα, 80 βαθμών Κελσίου, το μπλε και το κόκκινο αντίστοιχα. Αν επιλέξω να έρθουν σε επαφή, θα παρατηρήσω ότι η θερμοκρασία τους διαρκώς μεταβάλλεται. Και θα φτάσουν σε κάποιο χρονικό σημείο, αυτό αποδεικνύεται μόνο πειραματικά το πόσο χρόνο χρειάζεται, που τα δύο υλικά σώματα αυτά θα έχουν ακριβώς την ίδια θερμοκρασία. Το βλέπουμε. 50 βαθμίες και στα δύο υλικά σώματα. Τότε λέμε ότι τα δύο υλικά αυτά σώματα βρίσκονται σε κατάσταση θερμικής ισορροπίας. Όχι θερμικής ισότητας, οι ισότητες είναι στα μαθηματικά. Μην μπερδεύεστε. Θερμική ισορροπία. Όμως, αν υποθέσουμε ότι έχω ένα υλικό σώμα α, όπου έχει ακριβώς τους προηγούμενους βαθμούς κελισίου, να τους ξαναδούμε, 20, και ένα υλικό σώμα β με 80 βαθμούς κελισίου, όταν βρεθούν σε επαφή, αλλά σταματήσουν να βρίσκονται σε επαφή, δεν θα έχουμε θερμική ισορροπία. Θερμική ισορροπία, λοιπόν, έχουμε όταν δύο υλικά σώματα έχουν την ίδια, ακριβώς, θερμοκρασία για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αυτό ακριβώς που βλέπουμε στην προσωμίωση αυτή, στην πολύ ωραία προσωμίωση, μπορούμε να διαπιστώσουμε χρησιμοποιώντας ένα εργαλείο, που θα έχουν κάνει σίγουρα εσείς οι μαθητές της έκτης τάξης και οι μαθητές της πέμπτης θα το κάνουν την επόμενη χρονιά. Είναι τα διαγράμματα. Ακριβώς τα διαγράμματα και τα ραβδογράμματα, που είναι αδελφάκια αυτά τα δύο, μπορούμε από αυτό να διαπιστώσουμε πότε έχουμε θερμική ισορροπία. Όταν ακριβώς αυτά τα δύο σημεία βρίσκονται στην ίδια ευθεία. Θα το δούμε στην επόμενη ακριβώς πολύ ωραία προσωμίωση, όπου έχουμε και εδώ το νερό το ψυχρό που έχουμε στους 20 βαθμούς Κελυσίου, βλέπετε το μεγάλο δοχείο και το θερμό νερό που είναι στους 80 βαθμούς Κελυσίου. Δίπλα ακριβώς είναι τα διαγράμματα, όπου η κόκκινη καμπύλη είναι του θερμού νερού και η μπλε είναι του ψυχρού. Αν ξεκινήσει ακριβώς να παίζει η προσωμίωση, θα δούμε τη μεταβολή θερμοκρασίας στα δύο θερμόμετρα, ενώ θα παρατηρήσουμε αυτό ακριβώς να συμβαίνει στο διάγραμμα που υπάρχει δίπλα. Παρατηρήστε το. Δείτε ότι κάποια στιγμή, όταν τα δύο θερμόμετρα θα φτάσουν στους ίδιους βαθμούς Κελυσίου, θα παραμείνουν εκεί και ακριβώς αυτό θα φανεί στο διάγραμά μας. Παρατηρήστε όμως από κάτω στον οριζόντιο άξονα, όπως ονομάζεται, ότι χρειάζεται αρκετός χρόνος. Δείτε τα λεπτά, κοντεύουμε να φτάσουμε στη διάρκεια μιας ώρας. Πάμε όμως να επιστρέψουμε. Άρα, αν μπορούσαμε να κάνουμε μια πρόχειρη κατηγοριοποίηση στα υλικά σώματα, υπάρχουν εκείνα μέσα από τα οποία ρέει η θερμότητα εύκολα και γρήγορα, θα τα πω καλούς αγγούς, και εκείνα από τα οποία ρέει η θερμότητα δύσκολα και αργά, θα τα πω κακούς. Όμως εδώ υπάρχει μια παρανόηση. Σκεφτείτε ένα συγκεκριμένο παράδειγμα. Ας πούμε ότι έχω το υλικό σωμά α, το οποίο είναι φτιαγμένο από ατσάλι. Το υλικό σώμα β, που είναι φτιαγμένο από πλαστικό. Αν ενώσω τα δύο αυτά οι υλικά σώματα, και το υλικό σώμα α θα είναι πολύ απλά ο καλός αγγωγός, και το υλικό σώμα β θα είναι ο κακός. Αν έχω τρία υλικά σώματα όμως, ατσάλι, πλαστικό και μαλλί, το μάλινο υλικό σώμα θα είναι ο χειρότερος αγγωγός. Τότε θα πρέπει να πούμε, για να είμαστε σωστοί επιστημονικά, ότι το πλαστικό υλικό σώμα είναι καλύτερος αγγωγός σε σχέση με το μάλινο. Δεν είναι τυχαίο ότι τα παλιά χρόνια, οι παππούδες που μένανε στα χωριά σε πέτρνα σπίτια, δεν είχαν άλλον τρόπο να εξασφαλίσουν τη ζέστη μέσα στο σπίτι, και σκέφτοταν κάτι πολύ πρακτικό, μιας και δεν υπήρχαν συστήματα θέρμανσης ή καλοριφέρ. Ποιο ήταν το πρακτικό? Πολύ απλά. Την άνοιξη προς καλοκαίρι, επειδή το κύριο επάγγελμά τους ήταν κτινοτρόφοι, τα πρόβατα που έχουν πικρό μάλι, αν δεν τα κούρευαν, είναι σίγουρο ότι θα πάθουν ανασφιξία. Έπαιναν, λοιπόν, το μάλι και έφτιαχναν φλοκάτες και μοκέτες, τις οποίες έβαζαν στο ράπεδο ή στους τείχους, με αποτέλεσμα να εξασφαλίζουν μια πολύ καλή θερμοκρασία, καθόλου τη διάρκεια του χειμώνα. Το καλοκαίρι τα πέταγα και όταν ξανακουρεύονταν τα πρόβατα, έφτιαχναν καινούργια. Τι ακριβώς έκαναν οι παππούδες και οι γυγιάδες τα παλιά χρόνια? Πολύ απλά, έφτιαχναν αυτό που λέμε θερμομόνοση. Πάμε τώρα σε μια άλλη έννοια σχετική με τη θερμότητα. Είναι η θερμική ενέργεια. Η θερμική ενέργεια δεν είναι το ίδιο πράγμα με τη θερμότητα. Η θερμότητα είναι μορφή ενέργειας. Ρέει η θερμότητα από το θερμότερο στο ψυχρότερο. Ποιο θερμότερο? Το θερμότερο υλικό σώμα. Ποιο ψυχρότερο? Το ψυχρότερο υλικό σώμα. Η θερμική ενέργεια είναι πολύ απλά η κίνηση των μωρίων του κάθε υλικού σώματος. Οι διαφορές αυτές στην απώλεια θερμότητας ή στην αύξηση, στην παροχή θερμότητας και στην αύξηση θερμοκασίας, μας οδηγούν ακριβώς στα τρία υλικά σώματα, στερεό υγρό αέριο, σε τέσσερα φαινόμενα τα οποία κάνουμε στην πέμπτη τάξη του δημοτικού. Η συμπίκνωση, όπου ακριβώς όταν το αέριο έχει απώλεια θερμότητας γίνεται υγρό, ενώ το υγρό όταν αυξάνεται η θερμοκρασία του, δηλαδή του παρέχεται θερμότητα, μετατρέπεται σε αέριο. Αυτή είναι η εξάτμηση. Το αντίστοιχο ανάμεσα στο στερεό και στο υγρό. Όταν από το στερεό υλικό σώμα έχω αύξηση θερμοκρασίας, τότε γίνεται υγρό. Έχω το φαινόμενο της στίξης. Ενώ όταν έχω απώλεια θερμοκρασίας, απώλεια θερμότητας και μίωση θερμοκρασίας από το υγρό, τότε το υγρό γίνεται στερεό, δηλαδή έχω την πήξη. Ζωντανό παράδειγμα, τα παγάκια. Πώς ακριβώς φτιάχνω παγάκια? Από το νερό που βάζω στην παγοδίκη, μειώνεται διαρκώς η θερμοκρασία τους και έτσι φτιάχνω στερεό υλικό σώμα, δηλαδή τα παγάκια. Η θερμική λοιπόν ενέργεια είναι η κίνηση των μωρίων που περιέχεται μέσα σε ένα υλικό σώμα. Δεν είναι θερμότητα. Και για να μιλήσουμε με πιο επιστημονικούς όρους, η θερμική ενέργεια αναφέρεται στον μικρό κόσμο, δηλαδή στα μώρια. Ενώ η θερμότητα αναφέρεται στον μακρό κόσμο, δηλαδή στα υλικά σώματα. Ένα θερμό υλικό σώμα έχει υψηλή θερμική ενέργεια. Και να πάρουμε για παράδειγμα τα αέρια υλικά σώματα. Τα μώρια των αέριων υλικών σωμάτων πολύ απλά κινούνται δεξιά-αριστερά και με σχετικά μεγάλη ταχύτητα. Αν τα μώρια ενός αέριου υλικού σώματος αυξάνουν τη θερμική τους ενέργεια, δηλαδή γίνεται θερμότερο το αέριο υλικό σώμα, τα μώρια αυτά κουνιούνται ακόμα πιο γρήγορα. Έχουν αυξημένη θερμική ενέργεια. Θα μπορούσαμε να δούμε ακριβώς την κίνηση των μωρίων. Αν παρατηρήσουμε αυτά τα μπλε και κόκκινα μώρια, φυσικά δεν υπάρχουν μπλε και κόκκινα μώρια, αλλά θα παρατηρήσουμε ότι τα κόκκινα μώρια κινούνται με μεγαλύτερη σχεδόν ταχύτητα. Ακριβώς αρχίζει το υλικό σώμα, το οποίο έχει τα συγκεκριμένα μώρια, να αυξάνεται η θερμοκρασία του. Πάμε λοιπόν να εξηγήσουμε ένα βήμα παρακάτω τι είναι τώρα η θερμομόνοση. Αυτό που λέγαμε προηγουμένως για τους παππούδες με τα μάλνα χαλιά και τις φλοκάτες, τα οποία έβαζαν στους τείχους και στο δάπεδο, εξασφάλιζαν θερμομόνοση. Τι είναι η θερμομόνοση? Η τοποθέτηση ανάμεσα στα τούβλα ενός σπιτιού ενός κακού αγωγού θερμότητας, όπως ακριβώς βλέπουμε στην αριστερή εικόνα. Το πιο συνηθισμένο υλικό θερμομόνοσης είναι το φελιζόλ. Ναι, η ερώτηση είναι σίγουρα, είμαι σίγουρος ότι θα την κάνετε. Τι είναι η ερώτηση, γιατί κύριε να βάζουμε εμείς φελιζόλ και να μην βάλουμε μαλλί, ώστε να μπορέσουμε να εκκλωβίσουμε τη θερμότητα μέσα στο σπίτι μας για μεγάλο χρονικό διάστημα. Σωστό το ερώτημα. Το θέμα είναι ότι αν βάλουμε μαλλί ανάμεσα στα τούβλα, κάποια στιγμή το μαλλί, επειδή προέχεται από ζωντανό οργανισμό, θα αρχίσει να μυρίζει, θα αρχίσει να αποσυντήθεται. Άρα δεν θα μπορέσουμε να κάνουμε τη δουλειά μας. Και τι θα κάνεις εκεί, θα γκρεμίσεις το σπίτι, γι' αυτό το φελιζόλ. Όμως ποιο είναι το ερώτημα, σκεφτείτε το. Για να έχω ένα ζεστό σπίτι, χρειάζομαι ισχυρό σύστημα θέρμανσης ή ισχυρή θερμομόνωση. Είμαι σίγουρος ότι καταλήξατε στην ισχυρή θερμομόνωση. Χρειάζομαι ισχυρή θερμομόνωση, γιατί αν δεν την έχω και στους 40 βαθμούς να έχω το καλοριφέρ, δεν υπάρχει περίπτωση να μπορέσω να κρατήσω το σπίτι μου ζεστό. Για δείτε κάποιες λανθασμένες φράσεις, τις οποίες ακούμε πολύ συχνά. Λέει η μαμά, μην ανοίγεις το παράθυρο, μπαίνει το κρύο μέσα στο σπίτι. Άρα είναι σωστή αυτή η φράση. Για σκεφτείτε αυτό που έχουμε πει, η θερμότητα ρέει από το θερμότερο στο ψυχρότερο. Το θερμότερο λοιπόν είναι το εσωτερικό περιβάλλον του σπιτιού μας, το εσωτερικό περιβάλλον της τάξης μας. Αν ανοίξω τα παράθυρα, τι κάνει η θερμότητα, ρέει από μέσα προς τα έξω. Η σωστή φράση λοιπόν θα ήταν, μην ανοίγεις το παράθυρο, γιατί θα φύγει η ζέστη από μέσα. Πόσες φορές έχουμε ακούσει αυτή τη φράση. Γιατί δεν φόρεσες το μάλινο μπουφάν σου που σε ζεσταίνει. Δηλαδή παραμένουμε ζεστοί γιατί φοράω το μάλινο μπουφάν που θυμίζω, είναι κακός αγωγός της θερμότητας. Όχι, ο κακός αγωγός της θερμότητας θα εγκλωβίσει τη θερμότητα που θα ρέει από εμάς προς τα έξω. Το θερμότερο υλικό σώμα είμαστε εμείς και έρχεται το μάλινο μπουφάν και εγκλωβίζει τη θερμότητα που ρέει από εμάς προς τα έξω. Άρα λοιπόν δεν μας ζεσταίνει το μάλινο μπουφάν, αλλά μας κρατά ζεστό. Πώς θα ήταν αλλιώς σωστή η φράση, για σκεφτείτε. Αν σας έλεγα γιατί δεν φόρεσες το μάλινο μπουφάν σου για να μην κρυώνεις, θα ήταν σωστό ή λανθασμένο, θα ήταν σωστό. Γιατί αν η θερμότητα έρε από εμάς προς τα έξω, τότε ο οργανισμός μας θα άρχισε να μειώνει η θερμοκρασία, άρα κάποια στιγμή θα κρυώναμε. Ήρθαμε σε κάτι το οποίο το γνωρίζετε ίσως. Για ποιο λόγο βάζουν το κρασί, κυρίως το κρασί, όταν παραχθεί από το μούστο σε βαρέλια μέσα ξύλινα και στα κελάρια τα οποία δεν ήταν πάνω στην ταράτσα, αλλά κάτω στα υπόγεια. Και αφού βγει από το βαρέλι, θα το βάλω σε γυάλινο μπουκάλι κλεισμένο με φελό. Πολύ απλά, όλα αυτά, το ξύλινο βαρέλι, ο φελός, το γυάλινο μπουκάλι, είναι κακή αγώγη της θερμότητας, άρα η θερμότητα θα ρέει έξω δύσκολα και αργά. Τι πετυχαίνουμε αυτό? Πολύ απλά να διατηρώ τη θερμοκρασία, την αρχική του κρασιού με την οποία παράχθηκε, κατά συνέπεια θα μπορώ να διατηρώ και την γεύση του. Αυτό είναι το μυστικό του καλού κρασιού, να μπορέσω να διατηρήσω την αρχική του θερμοκρασία, έτσι διατηρώ και τη γεύση. Πάμε σε κάτι που θα το κάνετε κυρίως στην έκτη τάξη. Είπαμε ότι ρέει θερμότητα από το θερμότερο στο ψυχρότερο. Με ποιους τρόπους ρέει? Μπορεί να ρέει με τρεις μονάχα τρόπους. Ο πρώτος τρόπος, μετάδοση θερμότητας με αγωγή. Για σκεφτείτε, έχω το αναμμένο μάτι της κουζίνας. Γιατί λέω αναμμένο, γιατί αν είναι σβηστό μπορεί να παρέχει θερμότητα το μάτι της κουζίνας. Όχι, άρα θα πρέπει να πω αναμμένο. Το αναμμένο μάτι λοιπόν της κουζίνας είναι σε επαφή, δηλαδή ακουμπάει τον εξωτερικό πάτο της μεταλικής κατσαρόλας. Μεταλική κατσαρόλα. Ρέει εύκολα η θερμότητα από μέσα. Ρέει εύκολα και γρήγορα. Αν είχα πλαστική θα έλειωνε. Ναι, αλλά η θερμότητα θα έρεμε δυσκολία και αργά. Δεν πρέπει να μπερδεύουμε τους κακούς αγωγούς της θερμότητας με τα έφλεκτα υλικά σώματα. Άλλο το ένα, άλλο το άλλο. Και το ξύλο είναι έφλεκτο υλικό σώμα, αλλά από μέσα η θερμότητα ρέει δύσκολα και αργά. Εδώ λοιπόν μεταδίδεται η θερμότητα μέσω αγωγής. Από την πηγή θερμότητας, που είναι το αναμμένο μάτι της κουζίνας, στον εξωτερικό πάτο της μεταλικής κατσαρόλας. Έχω δύο στερεά υλικά σώματα που βρίσκονται σε επαφή. Για δείτε αυτό το παράδειγμα. Γιατί ο αστερίξ αναγκάζεται να αφήσει το ακόντιο, ενώ ο βελήξ το κρατά ακόμα. Πολύ απλά. Δεν ισχύει ότι ο βελήξ, επειδή έπεσε μικρός στη χύτρα με το μαγικό φίλτρο, έχει περισσότερη δύναμη από τον αστερίξ. Όχι. Αυτό που συμβαίνει είναι κάτι πολύ απλό. Το δώρι που κρατούν και δύο είναι φτιαγμένο από ατσάλι. Το ατσάλι είναι από τους καλύτερους αγωγούς της θερμότητας. Η θερμότητα ρέει εύκολα και γρήγορα μέσα από αυτό. Ποια είναι η πηγή θερμότητας? Η αναμμένη φωτιά. Ρέει λοιπόν η θερμότητα και πολύ απλά τι γίνεται. Κάποια στιγμή η θερμότητα φτάνει στο σημείο που ακουμπά ο αστερίξ. Αφήνει λοιπόν τα χέρια ο αστερίξ, γιατί ακριβώς στερεό υλικό σώμα ο αστερίξ, στερεό υλικό σώμα το μεταλλικό δώρι, βρίσκονται σε επαφή, μεταδίδεται η θερμότητα με αγωγή. Θα αφήσει τα χέρια του ο βελήξ κάποια στιγμή. Για σκεφτείτε το. Ναι, θα τα αφήσει, γιατί το δώρι δεν έχει μια ενιαία θερμοκρασία. Αλλά αν βλέπαμε από μέσα από τα μόρια του, επειδή είναι στερεό υλικό σώμα, τα μόρια του στερεού υλικού σώματος είναι κολλημένα το ένα με το άλλο δίπλα σε επαφή. Και η θερμότητα πάει από το ένα μόριο στο άλλο. Έτσι δεν αποκτά ενιαία θερμοκρασία το μεταλλικό δώρι. Έχω και εδώ, ως τρόπο ροής, τη μετάδοση θερμότητα με αγωγή. Πάμε σε έναν δεύτερο τρόπο ροής. Ο δεύτερος τρόπος ροής ονομάζεται μεταφορά θερμότητας με ρεύματα. Εδώ υπάρχει κάτι διαφορετικό σε σχέση με τον πρώτο τρόπο ροής θερμότητας. Στον πρώτο τρόπο ροής, θυμίζω ότι τα μόρια στα στερεά υλικά σώματα είναι κολλημένα το ένα δίπλα στο άλλο. Δεν αλλάζουν θέσεις, αλλά τι κάνουν όταν ρέει θερμότητα σε αυτά, αρχίζουν να ταλαντώνονται, δηλαδή να κινούνται. Εδώ τα μόρια μετακινούνται, δηλαδή αλλάζουν διαρκώς θέσεις. Γι' αυτό η μεταφορά θερμότητας με ρεύματα έχει να κάνει με θερμά, υγρά ή αέρια υλικά σώματα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα, το καλοριφέρ. Σκεφτείτε ότι έχουμε μια πενταόροφη πολυκατοικία με κεντρικό σύστημα θέρμανσης που βρίσκεται στο υπόγειο. Αλήθεια. Για σκεφτείτε τα καλοριφέρ, τα σώματα των καλοριφέρ που έχουμε στις τάξεις μας και στα σπίτια μας. Τι έχουν μέσα, νερό ή πετρέλαιοθέρμανσης, είναι σίγουρο, έχουν μέσα νερό. Το νερό αυτό ακριβώς είναι το θερμό νερό το οποίο θερμένει ο καυστήρας που βρίσκεται κάτω και αρχίζει να κυκλοφορεί με ανωδική κατεύθυνση. Για την ακρίβεια δεν πρέπει να πούμε το κυκλοφορεί, πρέπει να πούμε το μεταφέρεται. Να μεταφέρεται μέσω των υγρών ρευμάτων. Και θα θερμανθούν όλοι οι όροφοι το ίδιο? Ναι, θα θερμανθούν όλοι οι όροφοι το ίδιο. Και όταν φτάσει στο τελευταίο, το θερμό νερό θα μετατραπεί σε ψυχρό και θα αρχίσει την καθοδική κατεύθυνση. Μια διαδικασία όμως που απαιτείται για να έχουμε 100% απόδοση των σωμάτων των καλωριφέρειων, είναι μια διαδικασία που είμαι σίγουρος ότι έχετε δει να κάνει ο μπαμπάς ή η μαμά. Είναι η εξαέρωση. Και τι κάνει στην εξαέρεση ο μπαμπάς? Πολύ απλά με το κλειδάκι αυτό βγάζει τον αέρα που έχει μείνει μέσα, ώστε να μπορεί να περάσει το θερμό νερό με μεγάλη ευκολία και να μπορέσει να αποδώσει το σώμα του καλωριφέρ στο 100%! Ένα δεύτερο παράδειγμα στο οποίο ισχύει η μεταφορά θερμότητας με ρεύματα, όπου οι θερμές, υγρές ή αέριες μάζες μεταφέρονται ανωδικά, ενώ ταυτόχρονα οι ψυχρές καθοδικά, είναι περίπτωση του αερόστατου. Το αερόστατο, το μπαλόνι, αυτή η αεροστατική σφαίρα όπως ονομάζεται, δεν είναι εξ αρχής φουσκωμένη. Πολύ απλά τι γίνεται. Το αέρας που υπάρχει μέσα είναι ψυχρός. Είναι ψυχρός, άρα έχω ψυχρές αέριες μάζες, αν θα μπορούσα να το πω. Αν ανοίξω το καμινέτο που είναι από κάτω, πολύ απλά δεν θα μετατραπεί αυτόματα η ψυχρή αέρια μάζα που υπάρχει μέσα στην αεροστατική σφαίρα σε θερμή, αλλά θα αρχίσει να θερμένεται το μέρος του αέρα που είναι κάτω κάτω. Αυτός ο θερμός αέρας θα αρχίσει να μεταφέρεται προς τα πάνω. Προς τα πάνω υπάρχει όμως και ο ψυχρός. Αυτός ο ψυχρός αέρας θα αρχίσει να μεταφέρεται ταυτόχρονα καθοδικά προς τα κάτω. Αυτόματα θα φουσκώσει η αεροστατική σφαίρα. Όχι. Θα φουσκώσει όταν ακριβώς θα έχουμε γεμίσει με θερμό αέρα και ο θερμός αέρας, όταν έχω θερμό αέρα, ο όγκος του τικάνι αυξάνεται. Δηλαδή έχω το φαινόμενο της διαστολής. Γι' αυτό το βλέπω φουσκωμένο. Και αν κόψω από κάτω τα σκινιά ή πετάξω τα σακιά που έχω μέσα στο καλάθι των επιβατών, θα αρχίσει το αερόστατο να ανυψώνεται. Ακριβώς αυτό οφείλεται. Μετατρέπεται η θερμότητα σε κινητική ενέργεια. Και πηγαίνει προς τα πάνω. Πάμε στον τρίτο τρόπο ροής. Διάδοση θερμότητας με κινοβολία. Εδώ έχουμε τον τρίτο τρόπο ροής που αφορά στερεά υγρά αέρα υλικά σώματα, αλλά και κάτι ακόμα. Σκεφτείτε. Ξέρετε από την ενέργεια ότι ο ήλιος μας παρέχει θερμότητα. Με ποιον τρόπο? Μπορούσε με μετάδοση θερμότητας με αγωγή. Όχι. Αφού ο ήλιος με τους πλανήτες δεν είναι σε έπαφη. Μπορούσε με μεταφορά θερμότητας με ρεύματα. Όχι και πάλι. Γιατί δεν υπάρχει ανάμεσα στον ήλιο και τους πλανήτες ούτε υγρό ούτε αέριο υλικό σώμα. Ποιος είναι ο τρόπος λοιπόν που διαδίδεται η θερμότητα με ακτινοβολία. Και τι είναι η ακτινοβολία. Αυτό είναι κάτι που θα το δείτε και στις τάξεις του γυμνασίου αλλά καλό είναι να το γνωρίζουμε. Όταν μιλάμε για διάδοση θερμότητας με ακτινοβολία μιλάμε μέσω κυμάτων. Κυμάτων που ονομάζονται ηλεκτρομαγνητικά. Και αν μπορούσαμε να τα απεικονίσουμε θα ήταν κάπως έτσι. Και στην πραγματικότητα τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα εμείς δεν τα βλέπουμε. Εμείς βλέπουμε μονάχα τις ακτίνες του ήλιου ότι είναι ευθείες γραμμές. Αυτές οι ευθείες γραμμές είναι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Και προς τα πού διαδίδεται η θερμότητα όταν έχω διάδοση θερμότητας με ακτινοβολία. Προς όλες τις κατευθύνσεις. Ταυτόχρονα για αυτό το λόγο όταν ζωγραφίζουμε από μικροί τον ήλιο. Κάνουμε τις γραμμούλες που είναι οι ακτίνες του γύρω γύρω από τον κύκλο. Και όχι μόνο προς μία συγκεκριμένη κατεύθυνση. Αλλά ταυτόχρονα διαδίδεται η θερμότητα παντού. Δείτε την περίπτωση του ηλιακού θερμοσύφωνα. Ο ηλιακός θερμοσύφωνας απορροφά θερμότητα από τον ήλιο. Και γιατί κύριε θα μου πείτε τώρα θα πρέπει εγώ να βλέπω το θερμοσύφωνα του γείτονα να είναι σε αυτή τη θέση. Δεν μπορούσε να τον βάλει οριζόντια στο δάπεδο ή κολλημένο κάθετο σε έναν τείχο. Όχι, γιατί ακριβώς με αυτήν ακριβώς τη στάση που έχει ο ηλιακός θερμοσύφωνας, μπορεί να απορροφά καθόλου τη διάρκεια της ημέρας όσο το δυνατόν περισσότερη θερμότητα. Και στη συνέχεια να την παρέχει στο νερό που υπάρχει μέσα σε αυτό το δοχείο, το οποίο ονομάζεται boiler. Και έτσι θα μπορούμε να έχουμε για περισσότερη ώρα θερμό νερό από τον ηλιακό θερμοσύφωνα. Και ένα άλλο παράδειγμα, τα νησιά μας. Αλήθεια, τι τους ήρθε ξαφνικά στα νησιά, ειδικά του Αιγαίου Πελάγους, και βάφουν τα σπίτια τους λευκά για να μπορούμε να απεικονίζουμε τις ωραίες φωτογραφίες και αυτό. Στην πραγματικότητα όμως, ο λόγος που έγινε αυτό είναι ακριβώς γιατί η θερμότητα που διαδίδεται από τον ήλιο, είναι αρκετά μεγάλης αποσότητα, με αποτέλεσμα αν έβαφαν άλλο χρώμα την εξωτερική επιφάνεια των σπιτιών, τότε η εσωτερική τους επιφάνεια θα ήταν αρκετά μεγάλης θερμοκρασίας. Τι πετυχαίνουμε με αυτόν τον τρόπο, να απορροφά η εξωτερική επιφάνεια, όσο το δυνατόν λιγότερη θερμότητα. Πάμε τώρα να δούμε και να ελέγξουμε τι καταλάβαμε και τι θυμόμαστε. Με το θερμόμετρο μετάμε α τη θερμοκρασία ή β τη θερμότητα. Σωστά, μετράμε τη θερμοκρασία. Τα μόρια του θερμότερου υλικού σώματος α κινούνται πιο γρήγορα σε σχέση με τα μόρια του ψυχρότερου ή β κινούνται πιο αργά σε σχέση με τα μόρια του ψυχρότερου. Σωστά, κινούνται πιο γρήγορα σε σχέση με τα μόρια του ψυχρότερου. Οι σκουρόχρωμες επιφάνειες απορροφούν α περισσότερη θερμότητα σε σχέση με τις ανοιχτόχρωμες ή λιγότερη θερμότητα σε σχέση με τις ανοιχτόχρωμες. Σωστά, περισσότερη θερμότητα σε σχέση με τις ανοιχτόχρωμες. Αυτά ήταν που είχαμε να πούμε για τη θερμότητα και τη θερμοκρασία. Η θερμότητα υπάρχει μέσα στη ζωή μας, γύρω μας σε πάρα πολλά παραδείγματα. Τώρα μπορείτε να ερμηνεύετε κάθε τι που συμβαίνει. Δηλαδή, πετύχαμε το στόχο μας. Με τη φεσκή ερμηνεύουμε αυτά που οι άλλοι θεωρούν αυτονόητα. |
