У повсякденному житті ми постійно стикаємося з теплом. Взимку гріємось біля обігрівачів, влітку — охолоджуємось морозивом або кондиціонером. Але звідки береться це тепло? І що відбувається з тілом або речовиною, коли вона його поглинає? Усе це — частина процесів, під час яких теплота переходить від одного тіла до іншого. Важливо знати, що теплота поглинається під час процесів, коли речовина змінює свій стан або температуру.

Що таке теплота і як вона передається

Теплота — це енергія, яка переходить від більш нагрітого тіла до менш нагрітого. Вона не існує сама по собі, як вода чи повітря, але завжди передається або поглинається під час якихось змін. Передача теплоти може відбуватись трьома основними способами:

• Теплопровідність — коли тепло передається через дотик (наприклад, гаряча ложка у чаї).
• Конвекція — коли теплота переноситься разом з рухом рідини або газу (наприклад, потоки теплого повітря від батареї).
• Випромінювання — коли тепло передається без контакту, через промені (як сонячне світло).

У цій статті ми зосередимось на тих змінах, коли речовина поглинає теплоту, тобто енергію, яка потрібна для переходу з одного стану в інший.

Процеси, що супроводжуються поглинанням теплоти

Є кілька типових ситуацій, коли речовина поглинає тепло. Найчастіше це відбувається під час фазових переходів або при нагріванні. Нижче наведені основні процеси:

• Плавлення — перехід твердого тіла в рідину (наприклад, лід стає водою).
• Паротворення — перехід рідини в газ (наприклад, вода кипить і перетворюється на пару).
• Сублімація — перехід твердого тіла відразу в газ, минаючи рідку фазу (наприклад, сухий лід).
• Нагрівання — підвищення температури будь-якої речовини, не змінюючи її стану (наприклад, підігрівання води на плиті).
• Розширення газу — коли газ займає більший об’єм під час нагрівання, витрачаючи енергію на подолання зовнішнього тиску.

Чому ці процеси потребують енергії

Щоб речовина могла змінити свій стан, потрібно порушити зв’язки між її частинками. Наприклад, у твердому тілі частинки тримаються дуже близько одна до одної. Щоб вони почали вільніше рухатись, як у рідині, треба дати їм енергію — саме так плавлення потребує теплоти.

Подібно й кипіння води — частинки рідини мають отримати достатньо енергії, щоб подолати силу зчеплення і вирватися у вигляді пари. Цей процес супроводжується активним поглинанням теплоти.

Де в житті ми бачимо ці процеси

Усе це звучить як теорія, але насправді такі явища — зовсім не рідкість. Ось кілька прикладів із життя:

• Лід у склянці тане — це плавлення.
• Кипляча вода — це паротворення.
• Волога білизна висихає — теж випаровування, хоча не таке активне, як кипіння.
• Прасування — нагрівання тканини, щоб розгладити волокна.
• Поява пари на дзеркалі після душу — наслідок випаровування і конденсації.

Щоб легше запам’ятати, наведемо короткий список процесів, при яких поглинається теплота:

• Плавлення
• Паротворення (кипіння, випаровування)
• Сублімація
• Нагрівання
• Розширення газів

Ці процеси часто зустрічаються як у природі, так і у побуті. Вони потребують надходження енергії ззовні — тому ми кажемо, що теплота поглинається під час процесів, які супроводжуються зміною температури або стану речовини.

Розуміння цих основ допомагає краще пояснити багато явищ навколо нас: від простої готовки до принципу дії холодильника чи бойлера. І хоча все це здається очевидним, у кожному процесі діє проста і чітка фізика — енергія не зникає, вона лише переходить з одного виду в інший.