Căldura

Dacu a scris:În cât timp ajunge căldura de la Soare pe Terra?

Ce transportă fotonii?

Razvan a scris:

Abel Cavaşi a scris:Vreau să înţeleg dacă între cele două corpuri există vreun flux de particule care se deplasează de la corpul cald la corpul rece.

Fiecare corp emite propria radiaţie electromagnetică. Prin această radiaţie, impulsul particulelor componente al unui sistem este transferat către mediul înconjurător.

Particulele (moleculele) corpului mai fierbinte posedă un impuls mai mare decât impulsul particulelor componente al corpului mai rece, aşadar, prin transferul de căldură, practic are loc un transfer de impuls, ajungându-se la o stare de echilibru termic.

Razvan a scris:

Dacu a scris:În cât timp ajunge căldura de la Soare pe Terra?

În circa 8 minute.

Ce transportă fotonii?

Energie electromagnetică.

Razvan a scris:

Dacă temperatura unui corp este o măsură a energiei sale interne

, această energie poate fi transmisă fie prin contact direct al celor două corpuri (prin transferul de impuls rezultat în urma ciocnirilor moleculare), fie pe cale radiativă (prin câmp electromagnetic).

Când transferul de căldură se face pe cale radiativă, energia transmisă prin câmpul electromagnetic este absorbită de corpul mai rece, fapt ce conduce la creşterea energiei sale interne, respectiv a temperaturii. Cu cât lungimea de undă a radiaţiei electromagnetice emise este mai mică, cu atât energia transportată este mai mare. Ca şi mecanism, practic atomii corpului mai rece absorb energia fotonilor emişi de corpul mai cald.

Temperatura este determinată de suma impulsurilor particulelor constituente ale corpului

Dacă avem 2 corpuri cu aceeaşi temperatură, între ele nu se poate realiza schimb de căldură.

Razvan a scris:

Abel Cavaşi a scris:Şi este? Sau nu eşti sigur?

Este ! Era doar un mod de exprimare, poate cuvântul mai potrivit era "deoarece".

Care este mecanismul intim prin care un foton provenit de la un corp cald cedează energie substanţei din corpul mai rece?

E vorba de emiterea de fotoni în urma tranziţiilor atomice către nivele energetice mai scăzute, pe măsură ce corpul cald se răceşte. Aceşti fotoni, având energia (caracterizată prin lungimea de undă) corespunzătoare diferenţei de nivel energetice, ajung pe corpul mai rece, provocând tranziţia atomilor acestuia către nivele energetice superioare. Astfel, absorbţia de fotoni provoacă salturi ale electronilor de pe orbite inferioare pe orbite superioare şi reciproc, revenirea electronilor la orbita fundamentală se face cu emitere de fotoni.

De exemplu, ştim că fotonul transportă impuls. Atunci un flux de fotoni de la corpul cald la corpul rece produce modificarea reciprocă a impulsurilor celor două corpuri?

Din moment ce se transmite impuls, în cazul fotonului exprimat prin , e normal să se modifice şi impulsul total al fiecărui corp. Însă corpul care emite radiaţie o face în toate direcţiile, prin toată suprafaţa sa, împulsul total modificându-şi doar modulul, iar corpul care o primeşte o face doar prin suprafaţa orientată spre corpul ce emite radiaţie, aşadar va căpăta un impuls suplimentar pe direcţia radiaţiei.

Ce fel de sumă? Sumă vectorială? Suma vectorială nu este nulă? Eşti sigur că „temperatura este determinată de suma impulsurilor”? Atunci prin ce ar mai diferi temperatura de energie?

Am spus că temperatura este o măsură a energiei interne a unui corp. Însă nu este tot una cu energia sa internă totală, aceasta din urmă depinzând şi de cantitatea de substanţă a corpului. Modificând temperatura unui corp modificăm componenta energiei interne ce ţine de energia cinetică a constituenţilor corpului.

Ce se întâmplă în acest caz cu fotonii care circulă între cele două corpuri? Nu mai sunt absorbiţi de atomi?

Sunt emişi şi absorbiţi reciproc, dar fiind forba de fotoni cu aceeaşi energie, energia totală a fiecărui corp rămâne neschimbată; nici nu creşte , nici nu scade, considerând sistemul celor două corpuri izolat. Altfel, temperatura ambelor va scădea prin disipare în mediul înconjurător, considerat mai rece.

cris a scris:Orice corp cu temperatura mai mare de 0 grade K radiaza un spectru specific electromagnetic.Un corp mai cald poate primi radiatii de la un corp mai rece dar el pierde mai mult decit primeste.

Razvan a scris:

Abel Cavaşi a scris:Ok, atunci dacă temperatura este măsura energiei interne, cunoşti vreo relaţie între temperatura unui corp şi energia sa internă?

Păi e chiar relaţia

Să presupunem că acesta ar fi mecanismul. Deci, să înţeleg de aici că electronii sunt responsabili de existenţa temperaturii? Dacă n-ar exista electroni care să sară de pe un nivel pe altul, atunci nu am mai avea temperatură?

Nu neapărat numai electronii, ci orice eliberare de energie sub formă de fotoni la orice formă de tranziţie a unui sistem (moleculă, atom, nucleu) către o stare de energie mai joasă, sau chiar şi la anihilarea materie-antimaterie, unde se degajă fotoni de mare energie.

Atunci, la echilibru toţi atomii corpului ar trebui să se comporte identic şi toţi ar trebui să radieze la fel. Mai precis, am avea o singură radiaţie caracteristică, cu un spectru discontinuu, nu continuu. Nu-i aşa?

Şi nu avem aşa? Nu emite fiecare element chimic radiaţie pe un anumit spectru caracteristic?

Să înţeleg atunci că cele două corpuri se resping cu o forţă dependentă de diferenţa lor de temperatură?

Da, din moment ce orice radiaţie transmite un impuls. Să nu consideri însă că impulsul astfel transferat are o valoare prea mare.

Până la urmă cine generează temperatura, energia cinetică sau salturile cuantice?

Abel, până la urmă, temperatura este o formă de energie; drept urmare ea poate fi produsă prin transformarea altor forme de energie.

Ce s-ar întâmpla cu un corp cald amplasat în vid? Ar avea temperatura constantă sau i-ar scădea temperatura? Un asemenea corp doar ar emite fotoni fără să mai absoarbă alţii?

Dacă ar fi un corp unic şi izolat, da, doar ar emite fotoni până s-ar răci la temperatura de 0 grade Kelvin.

george a scris:
Caldura nu e forma de energie...,nici temperatura nu poate fi.

Dacu a scris:Fotonii sunt cei care transportă de fapt căldura adică radiaţia calorică care este de natură electromagnetică.Fotonii sunt particule care au mişcare complexă desfăsurată pe o traiectorie rectilinie pulsatilă şi rotaţională în jurul traiectoriei fiind influenţată de interacţiunea cu gravitonii şi cu alte corpuri sau particule.
Masa universului,a cărui densitate era aproape infinit de mare înainte de big-bang,emitea radiaţii electromagnetice?

Razvan a scris:

Vreau să spun că există o relaţie de interdependenţă între energia internă a corpului şi masa şi temperatura lui.

Moleculele sunt formate din atomi, nu-i aşa? Iar pentru aceştia deja am stabilit. În cazul nucleelor, sau a particulelor subatomice, există alte tipuri de reacţii ce se produc cu emitere de fotoni de mare energie. De exemplu, la anihilarea particulă-antiparticulă, întreaga energie a acestora e transformată în fotoni.

atomii unui corp nu emit simultan toţi radiaţie de aceeaşi frecvenţă (decât în cazul laserului), aşadar, cu toate că emisia se face cuantificat, când apreciem temperatura unui corp vorbim de totalitatea frecvenţelor radiaţiei emise de acel corp.

Dar nu văd de ce impulsul total al sistemului s-ar conserva doar în cazul echilibrului termic.

cu toate că energia termică este transmisă pe cale radiativă, producerea ei se realizează prin mai multe mecanisme.

Şi atunci cum mai rămâne cu legea de conservare a energiei? Nu mai este valabilă? Nu se conservă energia unui sistem izolat?

Ai vorbit de un exemplu fictiv; dacă ar fi singurul corp din univers, atunci energia s-ar conserva pentru întregul univers, în ansamblul său.

Pur şi simplu temperatura vidului ar creşte până la o anumită valoare, în funcţie de dimensiunile acelui univers, până s-ar ajunge la echilibru termic cu corpul. Dacă vei considera universul nelimitat, atunci temperatura corpului va scădea până la zero absolut. Dar ăsta e doar un caz fictiv, cum am mai spus.

Dar eu te-am întrebat de masă, Răzvan. Masa este proporţională cu temperatura sau nu e? Pentru că Einsten ne-a spus că energia este proporţională cu masa.

Păi, dacă reduci mecanismul pentru molecule din nou la mecanismul pentru atomi, atunci de ce ai mai adus în discuţie moleculele? Până la urmă care este mecanismul de producere a fotonilor? Cum eliberează moleculele fotoni, prin atomii componenţi? Dar nucleele?

Ai uitat să analizezi problema la echilibru, la care m-am şi referit, de fapt. De ce să nu emită toţi atomii aceeaşi frecvenţă, din moment ce toţi au ajuns la echilibrul termic?

Ziceai că corpul cald trimite (un fel de) fotoni spre corpul rece, iar corpul rece trimite (al fel de) fotoni spre corpul cald.

Adică vidul poate avea temperatură? Nu era vorba că temperatura este expresia mişcării termice a unor particule din interiorul unui corp?.