We weten dat materie is samengesteld uit kleine deeltjes die atomen en moleculen worden genoemd. Moleculen kunnen vrij in de natuur bestaan en hebben alle eigenschappen van materie. De moleculen zijn in beweging en hebben ook de aantrekkingskracht tussen hen. Door beweging hebben moleculen kinetische energie en door de aantrekkingskracht hebben ze potentiële energie. Wanneer een stof wordt verwarmd (of wanneer een stof warmte absorbeert), gaan moleculen sneller trillen waardoor de kinetische energie toeneemt. Wanneer de stof wordt afgekoeld, vertraagt de beweging van moleculen en dus neemt de kinetische energie af. De totale kinetische energie van moleculen van de stof wordt de interne kinetische energie genoemd en de totale potentiële energie van moleculen wordt de interne potentiële energie genoemd. De som van interne kinetische energie en interne potentiële energie wordt de totale interne energie of warmte-energie van de stof genoemd. Het wordt gemeten in de eenheid joule.
In deze les gaan we leren:
Wanneer twee lichamen met verschillende temperaturen met elkaar in contact worden gehouden, stroomt warmte van een lichaam met hoge temperatuur naar het lichaam met lage temperatuur . De gemiddelde kinetische energie van de stof is een maat voor de temperatuur van het lichaam. Wanneer de gemiddelde kinetische energie van moleculen van een stof stijgt, neemt de temperatuur toe, en als de gemiddelde kinetische energie van moleculen van een stof daalt, neemt de temperatuur af.
Houd een koekenpan op het vuur. De braadpan wordt al snel heet, omdat de warmte van de vlam naar de pan gaat. Haal nu de pan van het vuur. Geleidelijk aan zal de pan afkoelen doordat de warmte van de pan naar de omgeving wordt overgedragen. In beide gevallen stroomt warmte van een heter object naar een kouder object.
Experiment 1: Laten we zeggen dat we twee objecten hebben. Object A met een temperatuur van 100 o C en object B met een temperatuur van 10 o C. Houd beide objecten in contact met elkaar.
Resultaat: Warmte wordt overgedragen van object A naar B totdat de temperatuur in beide objecten hetzelfde is. Stel dat object A daalt tot 50 o C en de temperatuur van koud object B stijgt tot 50 o C. Deze toestand staat bekend als thermisch evenwicht. In de thermische evenwichtstoestand wordt de warmte-energie nog steeds overgedragen tussen deze twee objecten, maar de nettostroom van warmte-energie is nul.
Experiment 2: Verwarm water in een kleine pan. Probeer na vijf minuten het handvat van de pan vast te houden om hem van het vuur te verwijderen. Wat denk je dat er met je handen gebeurt? Je haalt je hand direct van de stalen handgreep. 
Je hand voelt de hitte van de pan. De reden is dat een deel van de warmte-energie van de pan naar je hand wordt overgebracht. Warmte wordt overgedragen van een heet object naar een koud object als er contact tussen is. In de natuurkunde zeggen we dat voor warmteoverdracht een medium nodig is. Thermische geleiding is de beweging van warmte van het ene object naar het andere met een verschillende temperatuur wanneer ze elkaar raken. In vaste stoffen wordt de warmte over het algemeen overgedragen door het geleidingsproces.
Voorbeelden:
Geleiders en isolatoren
Geleiden alle stoffen warmte gemakkelijk? U moet hebben opgemerkt dat de metalen kookpan een plastic of houten handvat heeft. Je kunt een hete pan optillen door hem aan het handvat vast te houden zonder je te bezeren. De reden is dat verschillende objecten verschillende hoeveelheden warmte-energie geleiden vanwege de aard van het materiaal waarvan ze zijn gemaakt.
Experiment 3:
Verwarm water in een kleine pan of een bekerglas. Verzamel wat artikelen zoals een stalen lepel, plastic schaal, potlood en verdeler. Dompel het ene uiteinde van elk van deze artikelen in heet water. Wacht een paar minuten en haal deze artikelen er dan één voor één uit door het gedompelde uiteinde aan te raken. Voer uw observatie in een tabel in:
| Artikel | Gemaakt van | Wordt het andere uiteinde heet J/N? |
| Stalen lepel | Metaal | ja |
| scheidingslijn | Metaal | ja |
| Schaal | Plastic | N |
| Potlood | Hout | N |
Het materiaal dat warmte gemakkelijk doorlaat, zijn warmtegeleiders . Bijvoorbeeld ijzer, staal, aluminium, koper. De materialen die de warmte niet gemakkelijk doorlaten, zijn slechte warmtegeleiders zoals plastic en hout. Slechte geleiders worden isolatoren genoemd.
Water en lucht zijn slechte warmtegeleiders. Hoe vindt de warmteoverdracht in deze stoffen dan plaats? Laten we het uitzoeken!
Experiment 4: Plaats je hand iets boven het vuur. Doe voorzichtig. Houd uw handen op veilige afstand van de vlam zodat ze zich niet verbranden.
Resultaat: Je zult de hitte van vuur voelen. Tot nu toe hebben we geleerd dat warmteoverdracht tussen objecten wanneer ze in contact zijn met elkaar, wat zorgt er dan voor dat onze handen de warmte van het vuur voelen zonder het aan te raken? Reden: Vloeistoffen (vloeistof en gassen) moleculen bezitten kinetische energie en zoals we weten, hangt de kinetische energie van gas af van warmte-energie of temperatuur. De gasmoleculen die in contact staan met vuur absorberen warmte-energie van het vuur, met als resultaat dat de kinetische energie van gasmoleculen toeneemt, waardoor ze omhoog komen en je hand raken. De handen nemen de warmte-energie van deze moleculen op en je krijgt het warm.
Laten we nu kijken hoe warmteoverdracht plaatsvindt in het geval van vloeistof:
Experiment 5: Neem een beker en vul deze met water en plaats deze boven de vlam.
Resultaat: Wanneer water wordt verwarmd, wordt het water bij de vlam heet. Heet water stijgt naar boven als de watermoleculen minder dicht worden omdat ze warmte-energie absorberen. Het koude water van de zijkanten stroomt naar beneden in de richting van de warmtebron. Dit water wordt ook heet en stijgt en water van de zijkanten gaat naar beneden. Dit proces gaat door totdat het hele water is opgewarmd.
Deze manier van warmteoverdracht als gevolg van de bulkbeweging van vloeistoffen staat bekend als convectie.
Voorbeelden:
Als we in de zon komen, voelen we ons warm. Hoe bereikt de warmte van de zon ons? Het kan ons niet bereiken door geleiding of convectie, aangezien er in de meeste delen van de ruimte tussen de aarde en de zon geen medium zoals lucht is. Van de zon komt de warmte naar ons door een ander proces dat bekend staat als straling . Voor de overdracht van warmte door straling is geen medium nodig. Het kan plaatsvinden of een medium aanwezig is of niet.
Elk object straalt warmte uit. Ook ons lichaam geeft warmte af aan de omgeving en ontvangt er warmte van door straling. Wanneer deze warmte op een voorwerp valt, wordt een deel ervan gereflecteerd, een deel geabsorbeerd en een deel kan worden doorgelaten. De temperatuur van het object neemt toe door het opgenomen deel van de warmte.
Experiment 6: Neem twee identieke metalen containers, een in het zwart en de andere in het wit. Giet gelijke hoeveelheden water in elk en laat ze ongeveer een uur in de middagzon staan.
Resultaat: Meet de temperatuur van het water in beide containers. De temperatuur van het water in de zwarte container is hoger dan in de witgekleurde container. Zwarte objecten absorberen straling goed, terwijl witte objecten slechte straling absorberen of goed reflecteren.
Voorbeelden:
