Sólin Sólin Rís 03:36 • sest 23:29 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 00:57 • Sest 14:49 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 12:22 • Síðdegis: 24:49 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 06:08 • Síðdegis: 18:30 í Reykjavík

Er hægt að breyta kulda í hita og ef svo er, hvernig þá?

Guðlaugur Jóhannesson

Áður en hægt er að svara spurningunni er rétt að rifja upp svar Þorsteins Vilhjálmssonar við spurningunni Hiti og kuldi hafa áhrif á frumefnin. En hvað eru hiti og kuldi? Þar kemur fram að hiti efnis tengist hreyfingu smæstu efniseinda. Þeim mun meiri sem hreyfingin er, þeim mun hærri hiti. Hitastigið er því mælikvarði á orkuna sem fellst í hreyfingu efniseindanna.

Einnig kemur fram í svari Þorsteins að orkan sem fellst í hreyfingu efniseindanna kallast varmi og hann streymir almennt frá heitum hlut til kaldari. Það sem við köllum kulda, eða kaldan stað, lýsir því að varmi streymi frá okkur yfir í staðinn. Heitur staður er sá þar sem varminn streymir til okkar.

Til að sannreyna þetta má setja upp einfalda tilraun í eldhúsinu eða skólastofunni. Takið þrjár skálar, fyllið fyrstu af köldu vatni (um 4°C), aðra af vatni við stofuhita (um 20°C) og þá þriðju af heitu vatni (um 38°C). Leggið skálarnar hlið við hlið þannig að sú kalda er lengst til vinstri og sú heita lengst til hægri. Setjið síðan vinstri hönd í köldu skálina og hægri hönd í heitu skálina. Eftir smá stund ætti ykkur að vera kalt á vinstri hendi og heitt á þeirri hægri. Setjið þá báðar hendur í skálina með volgu vatninu og athugið hvort það er heitt eða kalt.

Einföld tilraun með þremur mismunandi heitum vatnsskálum.

Nú þegar ljóst er hvað kuldi og hiti eru, þá er hægt að reyna að svara spurningunni. Nú geri ég ráð fyrir að um tvo aðskilda hluti séu að ræða, þar sem annar er kaldari (kuldi) en hinn (hiti). Ef við leggjum nú hlutina saman þá mun varmi streyma frá heita hlutnum að hinum kaldari þar til hlutirnir eru við sama hitastig. Þetta gæti tekið nokkurn tíma, og má sannreyna með því að láta kalt vatn í glasi standa ofan á heitum ofni. Vatnið ætti með tíma að ná sama hitastigi og ofninn. Því má segja að kuldinn (vatnið) hafi breyst í hita með því að standa á ofninum.

Einnig má svara spurningunni á annan veg, það er getum við flutt varma frá köldum hlut yfir í þann heitari? Svo vitað sé hefur það aldrei gerst af sjálfu sér að varmi streymi frá köldum hlut yfir í heitari. Hins vegar má smíða vélar sem geta fært varma frá köldum hlut yfir í heitan. Vélar af þessu tagi eru til á flestum heimilum og kallast ísskápar eða frystar. Þær eru hannaðar til að taka varma frá kalda rýminu innan í ísskápnum og flytja hann út í umhverfið í kring. Þannig er hægt að breyta kulda í meiri kulda og hita með því herbergið.

Það hefur aldrei gerst að sjálfu sér að varmi streymi frá köldum hlut yfir í heitari. En vélar sem geta fært varma frá köldum hlut yfir í heitan hlut eru hins vegar til á flestum heimilum. Þær eru kallaðir ísskápar eða frystar.

Þetta má einnig nýta til að kynda heimili, en þá er varminn tekinn úr andrúmsloftinu fyrir utan húsið og fluttur inn í húsið. Við þetta má spara mikla orku við kyndingu heimila með rafmagni. Með slíkri varmadælu má fá margfalt meiri varma fyrir raforkuna en með hefðbundnum ofnum sem breyta raforkunni beint í varma.

Myndir:

Höfundur

Guðlaugur Jóhannesson

fræðimaður í stjarneðlisfræði við HÍ

Útgáfudagur

12.2.2020

Spyrjandi

Þórhildur Katrín Pálsdóttir

Tilvísun

Guðlaugur Jóhannesson. „Er hægt að breyta kulda í hita og ef svo er, hvernig þá?“ Vísindavefurinn, 12. febrúar 2020. Sótt 13. júlí 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=78626.

Guðlaugur Jóhannesson. (2020, 12. febrúar). Er hægt að breyta kulda í hita og ef svo er, hvernig þá? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=78626

Guðlaugur Jóhannesson. „Er hægt að breyta kulda í hita og ef svo er, hvernig þá?“ Vísindavefurinn. 12. feb. 2020. Vefsíða. 13. júl. 2020. <http://visindavefur.is/svar.php?id=78626>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Er hægt að breyta kulda í hita og ef svo er, hvernig þá?
Áður en hægt er að svara spurningunni er rétt að rifja upp svar Þorsteins Vilhjálmssonar við spurningunni Hiti og kuldi hafa áhrif á frumefnin. En hvað eru hiti og kuldi? Þar kemur fram að hiti efnis tengist hreyfingu smæstu efniseinda. Þeim mun meiri sem hreyfingin er, þeim mun hærri hiti. Hitastigið er því mælikvarði á orkuna sem fellst í hreyfingu efniseindanna.

Einnig kemur fram í svari Þorsteins að orkan sem fellst í hreyfingu efniseindanna kallast varmi og hann streymir almennt frá heitum hlut til kaldari. Það sem við köllum kulda, eða kaldan stað, lýsir því að varmi streymi frá okkur yfir í staðinn. Heitur staður er sá þar sem varminn streymir til okkar.

Til að sannreyna þetta má setja upp einfalda tilraun í eldhúsinu eða skólastofunni. Takið þrjár skálar, fyllið fyrstu af köldu vatni (um 4°C), aðra af vatni við stofuhita (um 20°C) og þá þriðju af heitu vatni (um 38°C). Leggið skálarnar hlið við hlið þannig að sú kalda er lengst til vinstri og sú heita lengst til hægri. Setjið síðan vinstri hönd í köldu skálina og hægri hönd í heitu skálina. Eftir smá stund ætti ykkur að vera kalt á vinstri hendi og heitt á þeirri hægri. Setjið þá báðar hendur í skálina með volgu vatninu og athugið hvort það er heitt eða kalt.

Einföld tilraun með þremur mismunandi heitum vatnsskálum.

Nú þegar ljóst er hvað kuldi og hiti eru, þá er hægt að reyna að svara spurningunni. Nú geri ég ráð fyrir að um tvo aðskilda hluti séu að ræða, þar sem annar er kaldari (kuldi) en hinn (hiti). Ef við leggjum nú hlutina saman þá mun varmi streyma frá heita hlutnum að hinum kaldari þar til hlutirnir eru við sama hitastig. Þetta gæti tekið nokkurn tíma, og má sannreyna með því að láta kalt vatn í glasi standa ofan á heitum ofni. Vatnið ætti með tíma að ná sama hitastigi og ofninn. Því má segja að kuldinn (vatnið) hafi breyst í hita með því að standa á ofninum.

Einnig má svara spurningunni á annan veg, það er getum við flutt varma frá köldum hlut yfir í þann heitari? Svo vitað sé hefur það aldrei gerst af sjálfu sér að varmi streymi frá köldum hlut yfir í heitari. Hins vegar má smíða vélar sem geta fært varma frá köldum hlut yfir í heitan. Vélar af þessu tagi eru til á flestum heimilum og kallast ísskápar eða frystar. Þær eru hannaðar til að taka varma frá kalda rýminu innan í ísskápnum og flytja hann út í umhverfið í kring. Þannig er hægt að breyta kulda í meiri kulda og hita með því herbergið.

Það hefur aldrei gerst að sjálfu sér að varmi streymi frá köldum hlut yfir í heitari. En vélar sem geta fært varma frá köldum hlut yfir í heitan hlut eru hins vegar til á flestum heimilum. Þær eru kallaðir ísskápar eða frystar.

Þetta má einnig nýta til að kynda heimili, en þá er varminn tekinn úr andrúmsloftinu fyrir utan húsið og fluttur inn í húsið. Við þetta má spara mikla orku við kyndingu heimila með rafmagni. Með slíkri varmadælu má fá margfalt meiri varma fyrir raforkuna en með hefðbundnum ofnum sem breyta raforkunni beint í varma.

Myndir:...