Alam natin na ang matter ay binubuo ng maliliit na particle na tinatawag na atoms at molecules. Ang mga molekula ay maaaring malayang umiral sa kalikasan at nagtataglay ng lahat ng mga katangian ng bagay. Ang mga Molecule ay kumikilos at mayroon din silang puwersa ng pagkahumaling sa gitna nila. Dahil sa paggalaw ng mga molekula ay may kinetic energy at dahil sa puwersa ng pagkahumaling, mayroon silang potensyal na enerhiya. Kapag ang isang substance ay pinainit (o kapag ang isang substance ay sumisipsip ng init) ang mga molekula ay nagsisimulang mag-vibrate nang mas mabilis kaya ang kinetic energy ay tumaas. Kapag pinalamig ang sangkap, bumabagal ang paggalaw ng mga molekula at samakatuwid ay bumababa ang kinetic energy. Ang kabuuang kinetic energy ng mga molecule ng substance ay tinatawag na internal kinetic energy nito at ang kabuuang potential energy ng molecules ay tinatawag na internal potential energy nito. Ang kabuuan ng panloob na kinetic energy at panloob na potensyal na enerhiya ay tinatawag na kabuuang panloob na enerhiya o init na enerhiya ng sangkap. Ito ay sinusukat sa unit joule.
Sa araling ito, matututuhan natin:
Kapag ang dalawang katawan sa magkaibang temperatura ay pinananatiling magkadikit, ang init ay dumadaloy mula sa isang katawan sa mataas na temperatura patungo sa katawan sa mababang temperatura . Ang average na kinetic energy ng substance ay isang sukatan ng temperatura ng katawan. Kapag may pagtaas sa average na kinetic energy ng mga molecule ng isang substance, ang temperatura nito ay tumataas, at kung mayroong pagbaba sa average na kinetic energy ng mga molecule ng isang substance, bumababa ang temperatura nito.
Panatilihin ang isang kawali sa apoy. Ang kawali ay mabilis na uminit, dahil ang init ay dumadaan mula sa apoy patungo sa kawali. Ngayon alisin ang kawali mula sa apoy. Unti-unting lumalamig ang kawali dahil inililipat ang init mula sa kawali patungo sa paligid. Sa parehong mga kaso, ang init ay dumadaloy mula sa isang mas mainit na bagay patungo sa isang mas malamig na bagay.
Eksperimento 1: Sabihin nating mayroon tayong dalawang bagay. Bagay A na may temperaturang 100 o C at bagay B na may temperatura na 10 o C. Panatilihing magkadikit ang mga bagay sa isa't isa.
Resulta: Lilipat ang init mula sa bagay A hanggang B hanggang sa pareho ang temperatura sa parehong mga bagay. Ipagpalagay na ang bagay A ay bumaba sa 50 o C at ang temperatura ng malamig na bagay B ay tumaas sa 50 o C. Ang estadong ito ay kilala bilang Thermal Equilibrium. Sa estado ng Thermal Equilibrium, ang enerhiya ng init ay inililipat pa rin sa pagitan ng dalawang bagay na ito ngunit ang netong daloy ng enerhiya ng init ay zero.
Eksperimento 2: Mag-init ng tubig sa isang maliit na kawali. Pagkatapos ng limang minuto subukang hawakan ang hawakan ng kawali upang alisin ito sa apoy. Ano sa palagay mo ang mangyayari sa iyong mga kamay? Agad mong tatanggalin ang iyong kamay sa hawakan ng bakal.
Mararamdaman ng iyong kamay ang init ng kawali. Ang dahilan ay ang ilan sa enerhiya ng init ay inililipat mula sa kawali patungo sa iyong kamay. Ang init ay lumilipat mula sa isang mainit na bagay patungo sa isang malamig na bagay kung mayroong kontak sa pagitan nila. Sa pisika, sinasabi namin na ang paglipat ng init ay nangangailangan ng daluyan. Ang thermal conduction ay ang paggalaw ng init mula sa isang bagay patungo sa isa pa na may iba't ibang temperatura kapag sila ay magkadikit. Sa mga solido, sa pangkalahatan, ang init ay inililipat sa pamamagitan ng proseso ng pagpapadaloy.
Mga halimbawa:
Mga Konduktor at Insulator
Ang lahat ba ng mga sangkap ay madaling nagdadala ng init? Dapat mong napansin na ang metal na kawali para sa pagluluto ay may plastic o kahoy na hawakan. Maaari mong iangat ang isang mainit na kawali sa pamamagitan ng paghawak nito mula sa hawakan nang hindi nasaktan. Ang dahilan ay ang iba't ibang mga bagay ay nagsasagawa ng iba't ibang halaga ng enerhiya ng init dahil sa likas na katangian ng materyal na kung saan sila ginawa.
Eksperimento 3:
Init ang tubig sa isang maliit na kawali o isang beaker. Mangolekta ng ilang mga artikulo tulad ng isang bakal na kutsara, plastic scale, lapis, at divider. Isawsaw ang isang dulo ng bawat isa sa mga artikulong ito sa mainit na tubig. Maghintay ng ilang minuto at pagkatapos ay ilabas ang mga artikulong ito nang paisa-isa sa pagpindot sa nakalubog na dulo. Ilagay ang iyong obserbasyon sa isang talahanayan:
Artikulo | Gawa sa | Nagiinit ba ang kabilang dulo Y/N? |
Bakal na kutsara | metal | Y |
Divider | metal | Y |
Scale | Plastic | N |
Lapis | Kahoy | N |
Ang materyal na nagpapahintulot sa init na madaling dumaan sa kanila ay mga konduktor ng init. Halimbawa, bakal, bakal, aluminyo, tanso. Ang mga materyales na hindi pinapayagan ang init na dumaan sa kanila nang madali ay ang mga mahihirap na konduktor ng init tulad ng plastik at kahoy. Ang mga mahihirap na konduktor ay kilala bilang mga insulator.
Ang tubig at hangin ay hindi magandang konduktor ng init. Kung gayon, paano nagaganap ang paglipat ng init sa mga sangkap na ito? Alamin natin!
Eksperimento 4: Ilagay ang iyong kamay nang bahagya sa ibabaw ng apoy. Mag-ingat ka. Panatilihin ang iyong mga kamay sa isang ligtas na distansya mula sa apoy upang hindi sila masunog.
Resulta: Mararamdaman mo ang init ng apoy. Hanggang ngayon ay nalaman natin na ang paglipat ng init sa pagitan ng mga bagay kapag sila ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, kung gayon ano ang nagiging sanhi ng ating mga kamay na maramdaman ang init ng apoy nang hindi ito nahahawakan? Dahilan: Ang mga molekula ng fluid (likido at gas) ay nagtataglay ng kinetic energy at tulad ng alam natin na ang kinetic energy ng gas ay nakasalalay sa enerhiya ng init o temperatura. Ang mga molekula ng gas na nakikipag-ugnayan sa apoy ay sumisipsip ng enerhiya ng init mula sa apoy, bilang isang resulta, ang kinetic energy ng mga molekula ng gas ay tumataas kaya tumaas ang mga ito at tumama sa iyong kamay. Ang mga kamay ay sumisipsip ng init na enerhiya mula sa mga molekulang ito at pakiramdam mo ay mainit.
Tingnan natin ngayon kung paano nangyayari ang paglipat ng init sa kaso ng likido:
Eksperimento 5: Kumuha ng beaker at punuin ito ng tubig at ilagay sa ibabaw ng apoy.
Resulta: Kapag ang tubig ay pinainit, ang tubig na malapit sa apoy ay umiinit. Ang mainit na tubig ay tumataas habang ang mga molekula ng tubig ay nagiging hindi gaanong siksik habang sila ay sumisipsip ng enerhiya ng init. Ang malamig na tubig mula sa mga gilid ay gumagalaw pababa patungo sa pinagmumulan ng init. Ang tubig na ito ay umiinit din at tumataas at ang tubig mula sa mga gilid ay bumababa. Nagpapatuloy ang prosesong ito hanggang sa uminit ang buong tubig.
Ang paraan ng paglipat ng init dahil sa bulk motion ng mga likido ay kilala bilang convection.
Mga halimbawa:
Paglabas natin sa araw, mainit ang pakiramdam natin. Paano tayo naaabot ng init mula sa araw? Hindi ito makakarating sa atin sa pamamagitan ng conduction o convection dahil walang medium gaya ng hangin sa karamihan ng bahagi ng espasyo sa pagitan ng lupa at ng araw. Mula sa araw ang init ay dumarating sa atin sa pamamagitan ng isa pang proseso na kilala bilang radiation . Ang paglipat ng init sa pamamagitan ng radiation ay hindi nangangailangan ng anumang daluyan. Ito ay maaaring maganap kung may medium man o wala.
Ang bawat bagay ay nagpapalabas ng init. Ang ating katawan ay nagbibigay din ng init sa paligid at tumatanggap ng init mula dito sa pamamagitan ng radiation. Kapag ang init na ito ay bumagsak sa isang bagay, ang isang bahagi nito ay nasasalamin, isang bahagi ay nasisipsip at isang bahagi ay maaaring mailipat. Ang temperatura ng bagay ay tumataas dahil sa hinihigop na bahagi ng init.
Eksperimento 6: Kumuha ng dalawang magkaparehong metal na lalagyan, isa sa itim at isa sa puti. Ibuhos ang pantay na dami ng tubig sa bawat isa at iwanan ang mga ito sa araw sa kalagitnaan ng halos isang oras.
Resulta: Sukatin ang temperatura ng tubig sa parehong lalagyan. Ang temperatura ng tubig sa itim na lalagyan ay mas mataas kaysa sa puting kulay na lalagyan. Ang mga itim na bagay ay mahusay na sumisipsip ng mga radiation habang ang mga puting bagay ay masamang sumisipsip o mahusay na mga reflector ng radiation.
Mga halimbawa: