Wir wissen, dass Materie aus winzigen Teilchen besteht, die Atome und Moleküle genannt werden. Moleküle können in der Natur frei existieren und alle Eigenschaften von Materie besitzen. Die Moleküle sind in Bewegung und sie haben auch die Anziehungskraft unter sich. Aufgrund der Bewegung haben Moleküle kinetische Energie und aufgrund der Anziehungskraft haben sie potentielle Energie. Wenn eine Substanz erhitzt wird (oder wenn eine Substanz Wärme absorbiert), beginnen Moleküle schneller zu vibrieren, sodass die kinetische Energie zunimmt. Wenn die Substanz abgekühlt wird, verlangsamt sich die Bewegung der Moleküle und somit nimmt die kinetische Energie ab. Die gesamte kinetische Energie der Moleküle der Substanz wird als ihre innere kinetische Energie bezeichnet, und die gesamte potentielle Energie der Moleküle wird als ihre innere potentielle Energie bezeichnet. Die Summe aus innerer kinetischer Energie und innerer potentieller Energie wird als gesamte innere Energie oder Wärmeenergie des Stoffes bezeichnet. Sie wird in der Einheit Joule gemessen.
In dieser Lektion werden wir lernen:
Wenn zwei Körper mit unterschiedlichen Temperaturen in Kontakt gehalten werden, fließt Wärme von einem Körper mit hoher Temperatur zu einem Körper mit niedriger Temperatur . Die durchschnittliche kinetische Energie der Substanz ist ein Maß für die Körpertemperatur. Wenn die durchschnittliche kinetische Energie von Molekülen einer Substanz ansteigt, steigt ihre Temperatur, und wenn die durchschnittliche kinetische Energie von Molekülen einer Substanz abfällt, sinkt ihre Temperatur.
Halten Sie eine Bratpfanne auf einer Flamme. Die Bratpfanne wird schnell heiß, weil die Hitze von der Flamme auf die Pfanne übergeht. Jetzt die Pfanne von der Flamme nehmen. Die Pfanne kühlt allmählich ab, da die Wärme von der Pfanne auf die Umgebung übertragen wird. In beiden Fällen fließt Wärme von einem heißeren Objekt zu einem kälteren Objekt.
Experiment 1: Nehmen wir an, wir haben zwei Objekte. Objekt A hat eine Temperatur von 100 o C und Objekt B hat eine Temperatur von 10 o C. Halten Sie beide Objekte in Kontakt miteinander.
Ergebnis: Wärme wird von Objekt A nach B übertragen, bis die Temperatur in beiden Objekten gleich ist. Angenommen, Objekt A fällt auf 50 ° C und die Temperatur des kalten Objekts B steigt auf 50 ° C. Dieser Zustand ist als thermisches Gleichgewicht bekannt. Im thermischen Gleichgewichtszustand wird die Wärmeenergie immer noch zwischen diesen beiden Objekten übertragen, aber der Nettowärmeenergiefluss ist Null.
Versuch 2: Wasser in einem kleinen Topf erhitzen. Versuchen Sie nach fünf Minuten, den Griff der Pfanne festzuhalten, um sie von der Flamme zu nehmen. Was denkst du, wird mit deinen Händen passieren? Sie werden sofort die Hand vom Stahlgriff nehmen. 
Ihre Hand wird die Hitze der Pfanne spüren. Der Grund dafür ist, dass ein Teil der Wärmeenergie von der Pfanne auf Ihre Hand übertragen wird. Wärme wird von einem heißen Objekt auf ein kaltes Objekt übertragen, wenn ein Kontakt zwischen ihnen besteht. In der Physik sagt man, dass Wärmeübertragung ein Medium benötigt. Wärmeleitung ist die Bewegung von Wärme von einem Objekt zu einem anderen, das unterschiedliche Temperaturen hat, wenn sie sich berühren. Bei Festkörpern wird die Wärme im Allgemeinen durch Wärmeleitung übertragen.
Beispiele:
Leiter und Isolatoren
Leiten alle Stoffe gut Wärme? Sie müssen bemerkt haben, dass die Metallpfanne zum Kochen einen Kunststoff- oder Holzgriff hat. Sie können eine heiße Pfanne anheben, indem Sie sie am Griff halten, ohne sich zu verletzen. Der Grund dafür ist, dass verschiedene Objekte aufgrund der Art des Materials, aus dem sie bestehen, unterschiedliche Mengen an Wärmeenergie leiten.
Versuch 3:
Wasser in einem kleinen Topf oder Becher erhitzen. Sammeln Sie einige Gegenstände wie einen Stahllöffel, eine Plastikwaage, einen Bleistift und einen Teiler. Tauchen Sie ein Ende jedes dieser Artikel in heißes Wasser. Warten Sie einige Minuten und nehmen Sie dann diese Artikel einzeln heraus, indem Sie das eingetauchte Ende berühren. Tragen Sie Ihre Beobachtung in eine Tabelle ein:
| Artikel | Gemacht aus | Wird das andere Ende heiß Y/N? |
| Löffel aus Stahl | Metall | Y |
| Teiler | Metall | Y |
| Skala | Kunststoff | N |
| Bleistift | Holz | N |
Das Material, das Wärme leicht durchlässt, sind Wärmeleiter . Zum Beispiel Eisen, Stahl, Aluminium, Kupfer. Die Materialien, die Wärme nicht leicht durchlassen, sind schlechte Wärmeleiter wie Kunststoff und Holz. Schlechte Leiter werden als Isolatoren bezeichnet.
Wasser und Luft sind schlechte Wärmeleiter. Wie findet dann die Wärmeübertragung in diesen Stoffen statt? Lass es uns herausfinden!
Experiment 4: Legen Sie Ihre Hand leicht über das Feuer. Vorsichtig sein. Halten Sie Ihre Hände in sicherem Abstand von der Flamme, damit sie sich nicht verbrennen.
Ergebnis: Sie werden die Hitze des Feuers spüren. Bis jetzt haben wir gelernt, dass Wärme zwischen Objekten übertragen wird, wenn sie miteinander in Kontakt kommen. Was bewirkt dann, dass unsere Hände die Wärme des Feuers spüren, ohne es zu berühren? Grund: Flüssigkeitsmoleküle (Flüssigkeiten und Gase) besitzen kinetische Energie, und wie wir wissen, hängt die kinetische Energie von Gasen von Wärmeenergie oder Temperatur ab. Die Gasmoleküle, die mit dem Feuer in Berührung kommen, absorbieren die Wärmeenergie des Feuers, wodurch die kinetische Energie der Gasmoleküle zunimmt, sie aufsteigen und auf Ihre Hand treffen. Die Hände nehmen die Wärmeenergie dieser Moleküle auf und Sie fühlen sich heiß.
Sehen wir uns nun an, wie die Wärmeübertragung im Falle einer Flüssigkeit abläuft:
Experiment 5: Nimm einen Becher, fülle ihn mit Wasser und stelle ihn über die Flamme.
Ergebnis: Wenn Wasser erhitzt wird, wird das Wasser in der Nähe der Flamme heiß. Heißes Wasser steigt auf, da die Wassermoleküle durch die Aufnahme von Wärmeenergie an Dichte verlieren. Das kalte Wasser fließt von den Seiten nach unten in Richtung der Wärmequelle. Dieses Wasser wird auch heiß und steigt auf und Wasser von den Seiten bewegt sich nach unten. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis das gesamte Wasser erhitzt wird.
Diese Art der Wärmeübertragung aufgrund der Massenbewegung von Flüssigkeiten wird als Konvektion bezeichnet.
Beispiele:
Wenn wir in die Sonne kommen, wird uns warm. Wie kommt die Sonnenwärme zu uns? Es kann uns nicht durch Leitung oder Konvektion erreichen, da es in den meisten Teilen des Raums zwischen Erde und Sonne kein Medium wie Luft gibt. Von der Sonne kommt die Wärme durch einen anderen Prozess, der als Strahlung bekannt ist, zu uns. Die Übertragung von Wärme durch Strahlung erfordert kein Medium. Sie kann stattfinden, ob ein Medium vorhanden ist oder nicht.
Jeder Gegenstand strahlt Wärme ab. Auch unser Körper gibt Wärme an die Umgebung ab und erhält Wärme von ihr durch Strahlung. Wenn diese Wärme auf ein Objekt fällt, wird ein Teil davon reflektiert, ein Teil absorbiert und ein Teil kann übertragen werden. Durch den absorbierten Teil der Wärme erhöht sich die Temperatur des Objekts.
Experiment 6: Nehmen Sie zwei identische Metallbehälter, einen in Schwarz und den anderen in Weiß. Gießen Sie jeweils die gleiche Menge Wasser hinein und lassen Sie sie etwa eine Stunde lang in der Mittagssonne.
Ergebnis: Messen Sie die Wassertemperatur in beiden Behältern. Die Temperatur des Wassers im schwarzen Behälter ist höher als im weißen Behälter. Schwarze Gegenstände sind gute Absorber von Strahlungen, während weiße Gegenstände schlechte Absorber oder gute Reflektoren von Strahlungen sind.
Beispiele:
