Θερμότητα ονομάζεται η ποσότητα ενέργειας (θερμικής ενέργειας) που μεταφέρεται μεταξύ δύο σωμάτων σαν συνέπεια της διαφοράς θερμοκρασίας των. Γενικότερα με τον όρο θερμότητα μπορούμε να ορίσουμε τη μεταφορά ενέργειας από ένα σύστημα προς το περιβάλλον του, σαν συνέπεια μόνο της διαφοράς θερμοκρασίας.
Γενικές πληροφορίες
Η θερμότητα πολλές φορές αποκαλείται από τους απλούς ανθρώπους στην καθομιλουμένη και ως ζέστη, και πρακτικά είναι η ιδιότητα του θερμού. Η αιτία που προκαλεί το αίσθημα του θερμού. Μεταφορικά λέγεται η ζωηρότητα, η διαχυτικότητα, η έξαψη. Στη φυσική, θερμότητα είναι το αίτιο που προκαλεί το αίσθημα του θερμού ή του ψυχρού ή καλύτερα το αίτιο στο οποίο οφείλονται τα θερμικά φαινόμενα, δηλ. οι μεταβολές της θερμικής κατάστασης των σωμάτων.
Στην αρχαιότατη εποχή επικρατούσε η αντίληψη ότι η θερμότητα είναι ένα ρευστό, χωρίς βάρος σώμα, που μπαίνει σ’ όλα τα σώματα κι από την ποσότητά του εξαρτάται η θερμική κατάσταση των σωμάτων. Η αντίληψη αυτή για τη θερμότητα επικρατούσε από την εποχή του Αριστοτέλη, μέχρι τις αρχές του 19ου αι.
Στις αρχές του 19ου αι. οι Ράμφορντ και Νταίηβυ κατόρθωσαν να βράσουν νερό με θερμότητα που παράχθηκε μηχανικά και μάλιστα με τριβή. Η θεωρία ότι η θερμότητα δεν είναι ύλη, όπως πίστευαν παλιά, αλλά μορφή κίνησης, θεμελιώθηκε και με τις εργασίες του Καρνό και Μάγιερ.
Κατά τη μηχανική θεωρία η θερμότητα είναι αποτέλεσμα της κινητικής κατάστασης των μορίων των σωμάτων, δηλ. της κινητικής τους ενέργειας. Με άλλα λόγια η θερμότητα είναι ένα φαινόμενο μηχανικό, που οφείλεται στις κινήσεις των μορίων των σωμάτων, που εμείς δεν μπορούμε να αντιληφθούμε, παρά μόνο ως θερμότητα που είναι το αποτέλεσμα των άτακτων αυτών κινήσεων.
Η μετάδοση της θερμότητας μπορεί να γίνει με τρεις διαφορετικούς τρόπους, αρκεί να υπάρχει μεταξύ των σωμάτων διαφορά θερμοκρασίας. Υπάρχουν όμως και περιπτώσεις που η θερμότητα μεταδίνεται σύνθετα, αλλά και πάλι υπερισχύει ο ένας τρόπος.
Η θερμότητα μεταδίδεται με αγωγή σ’ ένα σώμα όταν πηγαίνει από το θερμότερο μέρος του στο ψυχρότερο. Στην περίπτωση αυτή η θερμότητα διαχέεται διαμέσου της μάζας των σωμάτων, όταν είναι στερεά ή υγρά ακίνητα ή αέρια. Ανάλογα με την ευκολία που μεταδίνεται η θερμότητα στα σώματα λέγονται καλοί αγωγοί και κακοί αγωγοί της θερμότητας. Καλοί αγωγοί της θερμότητας είναι γενικά όλα τα μέταλλα και κακοί αγωγοί το γυαλί, το ξύλο, η πορσελάνη, τα υγρά και τα αέρια.
Στη μετάδοση της θερμότητας με τη βοήθεια της ακτινοβολίας δεν είναι απαραίτητος υλικός φορέας. Όλα τα σώματα που βρίσκονται σε θερμοκρασία διαφορετική από το απόλυτο μηδέν εκπέμπουν ακτινοβόλα θερμότητα, που οφείλεται στη θερμική διαταραχή των ατόμων τους ή των μορίων τους.
Η θερμική ακτινοβολία έχει την ίδια φύση με τη φωτεινή ακτινοβολία, διαφέρουν όμως στο μήκος κύματος. Το μήκος κύματος της θερμικής ακτινοβολίας ανήκει στα μήκη κύματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Ισχύουν για τη θερμική ακτινοβολία οι νόμοι της ευθύγραμμης διάδοσης, της ανάκλασης και της διάθλασης.
Η θερμική ακτινοβολία διαπιστώνεται και τη μετράμε με διάφορα όργανα, όπως είναι οι διάφοροι τύποι των ακτινόμετρων, των βολόμετρων, των ακτινομικρόμετρων κ.ά.
Μονάδες μέτρησης της θερμότητας
Μονάδα στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων είναι το joule. Στο Τεχνικό Σύστημα η μονάδα θερμότητας είναι η Βρετανική μονάδα θερμότητας (Btu) που ορίζεται σαν η θερμότητα η αναγκαία για να αυξηθεί η θερμοκρασία μίας λίβρας νερού από τους 63 στους 64 βαθμούς Farenheit.
Η θερμίδα (cal) και η χιλιοθερμίδα (Kcal) ήταν η μονάδα που χρησιμοποιήθηκε αρχικά για τη θερμότητα. Μια χιλιοθερμίδα ορίζεται σαν το ποσό θερμότητας που πρέπει να δώσουμε σε ένα λίτρο νερού που βρίσκεται σε ατμοσφαιρική πίεση για να αυξηθεί η θερμοκρασία του κατά ένα βαθμό.
Οι μονάδες θερμότητας έχουν μεταξύ τους τις ακόλουθες σχέσεις: 1 kcal = 1000 cal = 4186,8 joules = 3.968 btu.
Θερμοχωρητικότητα
Ο λόγος της θερμότητας ΔQ που προσφέρεται σε ένα σώμα σε σχέση με την ανύψωση της θερμοκρασίας του ΔΤ ονομάζεται Θερμοχωρητικότητα C = δQ/dΤ. Η ειδική θερμοχωρητικότητα αναφέρεται στη μονάδα της μάζας, ενώ η γραμμομοριακή θερμοχωρητικότητα αναφέρεται σε ένα mole του υλικού.
Εν γένει, η θερμοχωρητικότητα ενός υλικού δεν είναι μια σταθερά, αλλά εξαρτάται από τη διαδικασία που ακολουθείται κατά τη θέρμανση του υλικού. Δηλαδή, για την ίδια μεταβολή θερμοκρασίας ΔT, διαφορετικές διαδικασίες θέρμανσης μπορεί να απαιτούν διαφορετικά ποσά θερμότητας ΔQ.
Θερμική ροή ονομάζεται ο λόγος της θερμότητας ΔQ που προσφέρεται σε ένα σώμα σε σχέση με το χρόνο dτ Q = ΔQ/dτ.
Διάδοση Θερμότητας
Διάδοση της θερμότητας με αγωγή
Σύμφωνα με τον Νόμο του Furrier, η μεταφορά θερμότητας με αγωγή εκφράζει τη ροή θερμότητας Q από ένα σώμα στο άλλο μέσω επαφής και είναι ανάλογη με τη διαφορά θερμοκρασίας τους. Ειδικότερα ισχύει: Q = λAΔΤ/Δx
Όπου λ ονομάζεται η θερμική αγωγιμότητα του θερμαινόμενου υλικού και εξαρτάται από το υλικό που χρησιμοποιούμε προς μελέτη, Α είναι το εμβαδό της επιφάνειας επαφής και Δx το πάχος του υλικού.
Διάδοση της θερμότητας με μεταφορά
Στα υγρά και τα αέρια η θερμότητα διαδίδεται με μεταφορά. Κατά την μεταφορά αυτή, ποσότητες υγρού ή αερίου θερμαίνονται και μεταφέρονται σε ψυχρότερη περιοχή, όπου και προκαλούν την θέρμανσή της. Μπορεί να υπάρξει διάδοση μεταξύ στερεού και υγρού ή αέριου σώματος.
Διάδοση της θερμότητας με ακτινοβολία
Για την διάδοση της θερμότητας με αγωγή ή με μεταφορά χρειάζεται n παρουσία της ύλης (στερεά, υγρά ή αέρια). Η θερμότητα όμως διαδίδεται και στο κενό. Γνωστό παράδειγμα στη φύση είναι η θέρμανση της Γης από τον `Ηλιο, όπου δεν υπάρχει Μέσο Διάδοσης.
Ο τρόπος αυτός διάδοσης της θερμότητας λέγεται διάδοση με ακτινοβολία.
Η θερμική ακτινοβολία διαδίδεται στο χώρο με ηλεκτρομαγνητικά κύματα (όμοια με τα φωτεινά), απορροφάται από τα διάφορα σώματα και τα θερμαίνει.
 που μεταφέρεται μεταξύ δύο σωμάτων σαν συνέπεια){kind=link}