Hyppää pääsisältöön
Aihesivun Fysiikka pääkuva

Lämpö

Saunassa lämpöenergia siirtyy kiukaasta ympäristöön säteilemällä, johtumalla, vesihöyryn mukana kulkeutumalla löylyn heiton yhteydessä. Olomuodon muutokset joko vapauttavat tai sitovat energiaa. Kiukaasta höyrystyvä vesi sitoo energiaa ja samalla laskee kiukaan lämpötilaa. Vastaavasti saunojan iholle tiivistyessään vesihöyry vapauttaa energiaa, jolloin seurauksena on lämmönaistimus iholla.

Tietolaatikko

Opetussuunnitelman mukaiset kurssin tavoitteet ovat, että opiskelija

  • tuntee lämpöön liittyvät ilmiöt
  • tutkii aineen termodynaamiseen tilaan tai lämpöopin pääsääntöihin liittyviä ilmiöitä
  • saa valmiuksia osallistua ympäristöä ja teknologiaa koskevaan kriittiseen keskusteluun ja päätöksentekoon

Miksi lauteessa oleva rautanaula tuntuu kuumemmalta kuin puinen laude, vaikka molemmat ovat 70-asteisia? Lämpökapasiteetti-käsite selittää kyseisen ilmiön. Miksi lämmin ilma nousee saunassa ylöspäin? Lämpölaajeneminen on ilmiö, joka pitää ottaa huomioon esimerkiksi siltoja rakennettaessa.

Metallin lämpölaajeneminen

Eri metallit eivät laajene yhtä paljon niitä lämmitettäessä. Havainnollistetaan koe, jossa lämmitetään metalliliuskaa kynttilällä. Liuskan lämmetessä, se painuu alaspäin, jolloin tuuletin saa virtaa ja toimii. Kun tuuletin viilentää liuskan, kohoaa se ylöspäin, jolloin virta katkeaa. Tämä ilmiö toistuu usesasti peräkkäin. Kahden eri metallin liuskoja käytetäänkin termostaatin katkaisijana.

Lämpötilamuutoksen seurauksena kappaleen koko saattaa muuttua. Kiinteä kappale laajenee lämmetessään. Tätä havainnollistetaan metallitangon avulla. Se laajenee ja pitenee lämmön vaikutuksesta. Viilentyessään se kuitenkin kutistuu ja lopulta kutistumisen aiheuttama voima katkaisee tangon. Lämpölaajeneminen tulee huomioida arkielämässämme. Ratakiskot saattavat esimerkiksi kohota lämpöisellä säällä. Kiskot rakennetaankin usein niin, että niiden väliin jää raot tai niihin tehdään liukuliitokset.

Nesteen lämpölaajeneminen

Nesteet laajenevat lämmitettäessä enemmän kuin kiinteät kappaleet. Mitta-astioihin on laitettu parafiiniöljyä, vettä ja denaturoitua spriitä. Kun aineita lämmitetään ne laajenevat. Sprii laajenee eniten.

Lämpökapasiteetti

Kaasuliedellä on kaksi kattilaa, joista toisessa on 200g vettä ja toisessa on 400g vettä. Vesi kiehuu nopeammin kattilassa, jossa on vähemmän vettä. Mitä enemmän kattilassa on vettä, sitä enemmän tarvitaan energiaa, jotta lämpötila muuttuisi. Lämpökapasiteetti riippuu siis massasta. Lämpökapasiteetti myös vaihtelee eri aineiden välillä. Ruokaöljyn lämpötila nousee lämmitettäessä nopeasti. Kun vesi kiehuu sadassa asteessa, on ruokaöljyn lämpötila jo 130 astetta.

 

Ominaislämpökapasiteetti

Aluksi esitetään aineen ominaislämpökapasiteetin kaava. Kaava avataan katsojalle selittämällä kaavan osat. Kaava myös ratkaistaan havainnollistamalla tehtävää todellisen tilanteen avulla, missä käytetään alumiinilieriötä. Lopuksi laskutoimituksesta saatua tulosta verrataan käytännön kokeesta saatuun tulokseen.

Lämmön kulkeutuminen

Lämmön kulkeutumisella tarkoitetaan sitä, että lämpimässä nesteessä tai kaasussa hiukkaset liikkuvat paikasta toiseen. Lämpö aiheuttaa nesteeseen tai kaasuun kulkeutumisvirtauksia.

Kaasut laajenevat lämmitettäessä

Putkeen laitetaan ilmaa ja putki laitetaan vesiastiaan. Kun ilmaa lämmitetään, se laajenee putkessa. Putkesta tulee ilmakuplia ulos. Kun ilmaa taas viilennetetään, ilma tiivistyy ja putkeen nousee astiasta vettä. Kaasujen tilavuus vaihtelee eri lämpötilojen mukaan. Kylmässä ilma tiivistyy ja ilman tilavuus pienenee. Lämpimän ilman tilavuus taas suurenee. Taulukkoon on annettu eri lämpötiloja ja niihin liittyviä tilavuusmittoja. Näiden tietojen avulla voidaan piirtää lämpötilan ja tilavuuden välinen yhteys.

Termodynamiikka

Lämpöenergia voi siirtyä johtumalla. Johtuminen on lämmönsiirtymistä aineesta toiseen. Lämpö siirtyy lämpimästä kylmään. Eri aineet johtavat lämpöä erilailla. Metallit johtavat lämpöä hyvin, mutta nesteet ja kaasut huonosti.

Säteily

Yksi lämmönsiirtymistapa on säteileminen. Auringon energia on lämpöenergian siirtymistä infrapunaisten sähkömagneettisten aaltojen välityksellä. Kaikki kappaleet saavat energiaa säteilyn välityksellä ja ne myös säteilevät edelleen. Lämpimät kappaleet säteilevät enemmän energiaa kuin viileät kappaleet. Myös kappaleen pinta vaikuttaa säteilevän energian määrään.

Vesi luonnonvarana

Vesi on niin runsas ja arkipäiväinen aine, että sen ainutlaatuisia ominaisuuksia tulee harvoin ajatelleeksi. On ehkä yllättävää, että vaikka suurin osa maapallon pinta-alasta on veden peitossa, ihminen voi käyttää vedestä vain 1%.

Ainutlaatuinen vesi

Abitreenit

Seuraa Abitreenejä Instagramissa: @abitreenit

  • Navigaatiokuva aineelle Biologia.
    Navigaatiokuva aineelle Biologia. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Elämänkatsomustieto.
    Navigaatiokuva aineelle Elämänkatsomustieto. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Englanti.
    Navigaatiokuva aineelle Englanti. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Espanja.
    Navigaatiokuva aineelle Espanja. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Filosofia.
    Navigaatiokuva aineelle Filosofia. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Fysiikka.
    Navigaatiokuva aineelle Fysiikka. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Historia.
    Navigaatiokuva aineelle Historia. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Italia.
    Navigaatiokuva aineelle Italia. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Kemia.
    Navigaatiokuva aineelle Kemia. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Latina.
    Navigaatiokuva aineelle Latina. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Maantiede.
    Navigaatiokuva aineelle Maantiede. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Matematiikka.
    Navigaatiokuva aineelle Matematiikka. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Portugali.
    Navigaatiokuva aineelle Portugali. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Psykologia.
    Navigaatiokuva aineelle Psykologia. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Ranska.
    Navigaatiokuva aineelle Ranska. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Ruotsi.
    Navigaatiokuva aineelle Ruotsi. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Saame.
    Navigaatiokuva aineelle Saame. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Saksa.
    Navigaatiokuva aineelle Saksa. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Suomi.
    Navigaatiokuva aineelle Suomi. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Terveystieto
    Navigaatiokuva aineelle Terveystieto Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Uskonto.
    Navigaatiokuva aineelle Uskonto. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Venäjä.
    Navigaatiokuva aineelle Venäjä. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Yhteiskuntaoppi.
    Navigaatiokuva aineelle Yhteiskuntaoppi. Abitreenit
  • Navigaatiokuva aineelle Äidinkieli.
    Navigaatiokuva aineelle Äidinkieli. Abitreenit
  • Näin kirjoitat ällän paperit

    Älliä ei saada istumalla ympäripyöreitä päiviä kirjastossa.

    Abitreenit tapasi kolme ylioppilasta, jotka saivat yo-kokeista pelkkiä laudatureja. Kukaan heistä ei viettänyt ennen kirjoituksia ympäripyöreitä päiviä kirjastossa. Pänttäämisen sijaan he suosittelevat abikurssien käymistä ja vanhojen yo-kokeiden tekemistä.

  • Testaa kolme rentoutumisharjoitusta

    Rentoutuminen laskee stressitasoa.

    Säännöllinen rentoutuminen laskee stressitasoa ja tekee kirjoituksiin lukemisesta tehokkaampaa. Kuuntele nämä kolme yksinkertaista harjoitusta, jotka voit ottaa osaksi päivittäistä lukurutiiniasi.