Ми знаємо, що речовина складається з крихітних частинок, які називаються атомами та молекулами. Молекули можуть вільно існувати в природі і володіти всіма властивостями матерії. Молекули знаходяться в русі, і вони також мають силу тяжіння між собою. Завдяки руху молекули мають кінетичну енергію, а завдяки силі притягання — потенціальну. Коли речовина нагрівається (або коли речовина поглинає тепло), молекули починають вібрувати швидше, тому кінетична енергія збільшується. Коли речовина охолоджується, рух молекул сповільнюється, а отже, зменшується кінетична енергія. Повну кінетичну енергію молекул речовини називають її внутрішньою кінетичною енергією, а повну потенціальну енергію молекул — внутрішньою потенціальною енергією. Суму внутрішньої кінетичної енергії та внутрішньої потенціальної енергії називають повною внутрішньою енергією або тепловою енергією речовини. Вимірюється в одиниці джоуль.
На цьому уроці ми навчимося:
Коли два тіла з різними температурами знаходяться в контакті, тепло переходить від тіла з високою температурою до тіла з низькою температурою . Середня кінетична енергія речовини є мірою температури тіла. При збільшенні середньої кінетичної енергії молекул речовини її температура зростає, а при зниженні середньої кінетичної енергії молекул речовини її температура знижується.
Тримайте сковорідку на вогні. Сковорода швидко розжарюється, тому що тепло переходить від полум'я до сковороди. Тепер зніміть каструлю з вогню. Поступово каструля охолоне, оскільки тепло передається від каструлі навколишньому середовищу. В обох випадках тепло переходить від більш гарячого об’єкта до більш холодного.
Експеримент 1: Припустимо, у нас є два об’єкти. Об’єкт A має температуру 100 o C, а об’єкт B – 10 o C. Тримайте обидва об’єкти в контакті один з одним.
Результат: тепло передаватиметься від об’єкта А до В, доки температура в обох об’єктах не стане однаковою. Припустимо, що температура об’єкта А падає до 50 o C, а температура холодного об’єкта B підвищується до 50 o C. Цей стан відомий як теплова рівновага. У стані теплової рівноваги теплова енергія все ще передається між цими двома об’єктами, але чистий потік теплової енергії дорівнює нулю.
Дослід 2: Нагрійте воду в маленькій каструлі. Через п'ять хвилин спробуйте взятися за ручку каструлі, щоб зняти її з вогню. Як ви думаєте, що станеться з вашими руками? Від сталевої ручки відразу відірвеш руку. 
Ваша рука відчує гарячість сковороди. Причина в тому, що частина теплової енергії передається від каструлі до вашої руки. Тепло передається від гарячого предмета до холодного, якщо між ними є контакт. У фізиці ми говоримо, що для передачі тепла потрібне середовище. Теплопровідність - це переміщення тепла від одного об'єкта до іншого, який має різну температуру, коли вони торкаються один одного. У твердих тілах, як правило, тепло передається шляхом провідності.
приклади:
Провідники та ізолятори
Чи всі речовини легко проводять тепло? Ви напевно помічали, що металева каструля для приготування їжі має пластикову або дерев'яну ручку. Ви можете підняти гарячу сковороду, тримаючи її за ручку, не травмуючись. Причина в тому, що різні об’єкти проводять різну кількість тепла через природу матеріалу, з якого вони виготовлені.
Експеримент 3:
Нагрійте воду в маленькій каструлі або склянці. Зберіть деякі предмети, такі як сталева ложка, пластикові ваги, олівець і дільник. Опустіть один кінець кожного з цих предметів у гарячу воду. Зачекайте кілька хвилин, а потім вийміть ці предмети один за одним, торкаючись зануреного кінця. Занесіть свої спостереження в таблицю:
| ст | Зроблений з | Інший кінець нагрівається Т/Н? |
| Сталева ложка | метал | Ю |
| Роздільник | метал | Ю |
| масштаб | пластик | Н |
| Олівець | Деревина | Н |
Матеріал, який пропускає тепло через них, є провідником тепла. Наприклад, чавун, сталь, алюміній, мідь. Матеріали, через які тепло не пропускається, є поганими провідниками тепла, наприклад пластик і дерево. Погані провідники відомі як ізолятори.
Вода і повітря є поганими провідниками тепла. Тоді як у цих речовинах відбувається теплообмін? Давайте дізнаємось!
Експеримент 4: Помістіть руку трохи вище вогню. Будь обережний. Тримайте руки на безпечній відстані від вогню, щоб не обпектися.
Результат: Ви відчуєте жар вогню. До цих пір ми знали, що передача тепла між предметами, коли вони контактують один з одним, тоді що змушує наші руки відчувати тепло вогню, не торкаючись його? Причина: Молекули рідини (рідин і газів) мають кінетичну енергію, і, як відомо, кінетична енергія газу залежить від теплової енергії або температури. Молекули газу, які контактують з вогнем, поглинають теплову енергію від вогню, в результаті кінетична енергія молекул газу збільшується, отже, вони піднімаються вгору і вдаряють вашу руку. Руки поглинають теплову енергію від цих молекул, і вам стає жарко.
Тепер подивимося, як відбувається теплообмін у випадку рідини:
Дослід 5: Візьміть склянку, наповніть її водою та поставте над полум’ям.
Результат: коли вода нагрівається, вода біля вогню стає гарячою. Гаряча вода піднімається вгору, оскільки молекули води стають менш щільними, оскільки вони поглинають теплову енергію. Холодна вода з боків рухається вниз до джерела тепла. Ця вода також нагрівається і піднімається, а вода з боків рухається вниз. Цей процес триває, поки вся вода не нагріється.
Цей спосіб передачі тепла внаслідок масового руху рідини називається конвекцією.
приклади:
Коли ми виходимо на сонце, нам стає тепло. Як тепло від сонця доходить до нас? Він не може досягти нас за допомогою провідності або конвекції, оскільки в більшій частині простору між Землею та Сонцем немає такого середовища, як повітря. Від сонця тепло надходить до нас за допомогою іншого процесу, відомого як випромінювання . Передача тепла випромінюванням не потребує жодного середовища. Це може відбуватися незалежно від того, присутній носій чи ні.
Кожен предмет випромінює тепло. Наше тіло також віддає тепло навколишньому середовищу і отримує тепло від нього шляхом випромінювання. Коли це тепло падає на якийсь предмет, частина його відбивається, частина поглинається, а частина може передаватися. Температура об'єкта підвищується за рахунок поглиненої частини тепла.
Експеримент 6: Візьміть дві однакові металеві ємності, одну чорного, а іншу білу. Налийте в кожну однакову кількість води і залиште на денному сонці приблизно на годину.
Результат: Виміряйте температуру води в обох ємностях. Температура води в чорній ємності вища, ніж у білій. Чорні предмети добре поглинають випромінювання, а білі погано поглинають або добре відбивають випромінювання.
приклади:
