Cząsteczki i energia
Wszystkie ciała wokół nas zbudowane są z cząsteczek w ciągłym ruchu. Ten ruch prowadzi do zjawiska dyfuzji - samorzutnego mieszania się cząsteczek różnych substancji na skutek ich chaotycznych zderzeń. Przykłady dyfuzji w życiu codziennym to rozprzestrzenianie się zapachu perfum w pokoju czy mieszanie się herbaty z cukrem.
Szybkość dyfuzji zależy głównie od temperatury - im wyższa temperatura, tym szybciej zachodzi dyfuzja, ponieważ cząsteczki poruszają się energiczniej. Dyfuzja w gazach zachodzi najszybciej, wolniej w cieczach, a najwolniej w ciałach stałych (przykłady dyfuzji w ciałach stałych to łączenie się metali w stopach).
Energia wewnętrzna ciała to suma energii wszystkich jego cząsteczek. Składa się głównie z energii kinetycznej ruchu cząsteczek oraz energii potencjalnej wynikającej z oddziaływań międzycząsteczkowych. Od czego zależy energia wewnętrzna? Przede wszystkim od temperatury - im wyższa temperatura, tym większa energia cząsteczek.
💡 Warto wiedzieć: Sposoby zmiany energii wewnętrznej to wykonanie pracy (np. pocieranie dłoni) lub przepływ ciepła (np. podgrzewanie wody). Wzór na zmianę energii wewnętrznej to: ΔU = W + Q, gdzie W to praca wykonana nad układem, a Q to dostarczone ciepło.
Rozszerzalność cieplna
Ciała rozszerzają się gdy ich temperatura wzrasta. To dlatego między przęsłami mostów zostawia się szczeliny - aby uwzględnić rozszerzalność cieplną materiałów konstrukcyjnych w gorące dni.
Choć rozszerzalność ciał stałych jest niewielka, ma ogromne znaczenie w inżynierii. W przypadku cieczy zjawisko to wykorzystujemy w termometrach cieczowych, gdzie ciecz (np. rtęć) rozszerza się i podnosi w rurce wraz ze wzrostem temperatury.