Zasady termodynamiki i rozszerzalność cieplna
Pierwsza zasada termodynamiki to podstawowe prawo natury: zmiana energii wewnętrznej ciała równa się sumie dostarczonego ciału ciepła i pracy wykonanej nad tym ciałem. Innymi słowy, energię ciała można zmienić przez ogrzewanie lub wykonanie pracy - nie ma innych sposobów!
Wszystkie stany skupienia wykazują zjawisko rozszerzalności cieplnej. Gdy temperatura rośnie, cząsteczki poruszają się szybciej i oddalają od siebie, powodując zwiększenie objętości ciała. Ciała stałe i ciecze rozszerzają się w podobny sposób, natomiast gazy reagują na zmiany temperatury znacznie intensywniej - nawet 1000 razy silniej niż ciała stałe!
Ilość ciepła, którą ciało pobiera lub oddaje, zależy od trzech czynników: masy ciała, rodzaju substancji oraz zmiany temperatury. To dlatego różne materiały nagrzewają się i stygną w różnym tempie.
🔥 Ciekawostka: Woda jest wyjątkiem od zasady rozszerzalności - między 0°C a 4°C kurczy się wraz ze wzrostem temperatury. Dzięki temu lód pływa na wodzie, a zbiorniki wodne zamarzają od powierzchni!