İstilik enerjisi istilik və temperaturun müxtəlif fiziki hadisələrdə necə rol oynadığını anlamaq üçün əsas anlayışdır. Bu dərs istilik enerjisinin əsaslarını, onun istilik, enerji və fizika ilə necə əlaqəli olduğunu araşdırır və oxucudan heç bir təcrübə tələb etmədən illüstrativ nümunələr və təcrübələr təqdim edir.
İstilik enerjisi hissəciklərin təsadüfi hərəkətləri nəticəsində sistemdə mövcud olan daxili enerjidir. Bu, kinetik enerjinin bir formasıdır, çünki hissəciklərin - atomların, molekulların və ya ionların hərəkətindən yaranır. Bu hissəciklər nə qədər sürətlə hərəkət edərsə, maddənin temperaturu və nəticədə onun istilik enerjisi bir o qədər yüksək olar.
İstilik enerjisi ilə temperaturu bir-birindən ayırmaq vacibdir, baxmayaraq ki, onlar bir-biri ilə sıx bağlıdır. Temperatur maddədəki hissəciklərin orta kinetik enerjisinin ölçüsüdür, istilik enerjisi isə sistemdəki bütün hissəciklərin ümumi kinetik enerjisinə aiddir. Buna görə də, istilik enerjisi yalnız temperaturdan deyil, həm də sistemin kütləsindən və tərkibindəki hissəciklərin növündən asılıdır.
İstilik daşınan enerjidir. Müxtəlif temperaturlu cisimlər arasında istilik enerjisinin axınıdır. Fərqli temperaturda olan iki cisim təmasda olduqda, istilik enerjisi istilik tarazlığı əldə olunana qədər daha isti cisimdən daha soyuq olana keçir, yəni hər iki obyekt eyni temperatura malikdir. Bu hadisə termodinamikanın ikinci qanununu nümayiş etdirir və enerjinin kortəbii olaraq daha yüksək temperaturdan aşağı temperatura axmağa meylli olduğunu bildirir.
İstiliyin ötürülməsi üç yolla baş verə bilər: keçiricilik, konveksiya və radiasiya.
İstilik enerjisini, onun ölçülməsini və ötürülməsini başa düşmək müxtəlif gündəlik və elmi kontekstlərdə çox vacibdir. Bu prinsipləri nümayiş etdirmək üçün iki təcrübə var:
Bir maddənin istilik tutumu istilik fizikasında vacib bir anlayışdır. Maddənin vahid kütləsinin temperaturunu bir dərəcə Selsi dəyişmək üçün tələb olunan istilik miqdarıdır. Xüsusi istilik tutumu ( \(c\) ) tənliyi ilə verilir: \(Q = mc\Delta T\) burada \(Q\) əlavə olunan istilikdir, \(m\) maddənin kütləsidir, \(c\) xüsusi istilik tutumu, \(\Delta T\) isə temperaturun dəyişməsidir.
Bu konsepsiyanı araşdırmaq üçün məlum olan su kütləsini qızdırmaqla və temperaturun dəyişməsini qeyd etməklə suyun istilik tutumunu ölçmək olar. İstilik enerjisini elektrik qızdırıcısı vasitəsilə tətbiq etməklə və elektrik sayğacından istifadə edərək verilən enerjini ölçməklə, suyun xüsusi istilik tutumunu hesablamaq olar, təxminən \(4.18 \, \textrm{J/g°C}\) .
Konveksiyanı vizuallaşdırmaq üçün sadə bir təcrübə suyun şəffaf bir qabda kiçik, görünən hissəciklər (parıltı və ya toxum kimi) asılı olduğu qızdırılmasını nəzərdə tutur. Konteynerin altındakı su qızdırıldıqca, o, genişlənir, daha az sıx olur və yüksəlir, daha soyuq, daha sıx su isə batır. Bu, hissəciklərin hərəkəti kimi müşahidə oluna bilən konveksiya cərəyanları yaradır.
İstilik enerjisi və onun ötürülmə üsulları gündəlik həyatımızda və sənaye proseslərində geniş tətbiqlərə malikdir. Misal üçün:
İstilik enerjisini başa düşmək fizikada və gündəlik həyatda çox vacibdir. O, fizika elminin əsas elementlərini özündə birləşdirən istilik, temperatur və enerji ötürülməsi anlayışlarını əhatə edir. Zərrəciklərin hərəkətini və qarşılıqlı təsirini tədqiq etməklə və sadə təcrübələr vasitəsilə bu fundamental konsepsiya əlçatan olur, onun müxtəlif fenomen və texnologiyalarda universal tətbiqini və əhəmiyyətini nümayiş etdirir.
