varme – Store norske leksikon

Brennende fyrstikk — En brennende fyrstikk har termisk energi, det vil si energi som kommer av temperaturen i fyrstikken og flammen. Varme overfører energien til lufta rundt flammen.

fyrstikk

Av Foto RaBe.

Lisens: Falt i det fri (Public domain)

Varme er energi som går fra et sted til et annet på grunn av forskjell i temperatur.

Varme går alltid fra et sted med høyere temperatur til et sted med lavere temperatur. Når temperaturen etter hvert blir lik, stanser overføringen av energi. Dette blir beskrevet i termodynamikkens andre lov.

Den energien som et system har fordi den har en temperatur, kalles termisk energi. Den termiske energien er et uttrykk for den samlede kinetiske energien til partiklene som systemet består av.

Jo høyere temperatur en ovn har, for eksempel, jo mer termisk energi har ovnen. Energien kan overføres fra ovnen til rommet den står i ved varme.

Varme måles i målenheten joule.

Overføring av energi ved varme

Nærbilde av Sola. — Inne i Sola transporteres energi fra sentrum og opp mot overflaten gjennom både varmeledning og stråling. Fra Sola til Jorda transportres energi med stråling.

Sola

Av SOHO-EIT, ESA, NASA.

Lisens: Begrenset gjenbruk

Varme kan overføre energi på tre måter: varmeledning, strømning og stråling. Energi kan også overføres gjennom arbeid.

Varmeledning

Lufta og stekebrettet i en stekeovn har samme temperatur, men metallet i stekebrettet leder varme bedre enn lufta. Derfor brenner man seg fortere på brettet enn på lufta inne i ovnen.

stekeplate med kjeks

Av Pixel-Shot/Shutterstock.

Lisens: Begrenset gjenbruk

Varme kan overføre energi i og mellom faste stoffer, væsker og gasser ved hjelp av varmeledning, som også kalles termisk konduksjon. Da overføres kinetisk energi mellom atomer eller molekyler som dytter på hverandre.

For eksempel vil molekyler i overflata til en ovn overføre noe av sin høye kinetiske energi når de kolliderer med molekyler i lufta utenfor ovnen. Da får molekylene i lufta høyere kinetisk energi, og lufta får høyere temperatur og mer termisk energi.

Hvor fort varme leder energi gjennom et stoff, avhenger av tettheten av atomer eller molekyler. Metaller har for eksempel høy tetthet og god varmeledningsevne. Gasser har normalt lav tetthet og derfor dårlig varmeledningsevne. Lufta og stekebrettet i en stekeovn har samme temperatur, men ulik varmeledningsevne. Derfor brenner man seg fortere på brettet enn på lufta inne i ovnen.

Les mer om varmeledning (konduksjon).

Strømning

Varme kan overføre energi fra et sted til et annet til et annet ved hjelp av strømning, som også kalles konveksjon. Da flyttes energien fra det ene stedet til det andre av en strøm av væske eller gass. Væsken eller gassen fungerer som en energibærer.

Luft som varmes opp ved overflaten av en ovn, vil stige i rommet. Da ledes energi fra området nede ved ovnen opp til andre steder i rommet fordi den varme lufta flytter på seg og tar med seg sin termiske energi.

Konveksjonsstrømmer oppstår når væske eller gass på et sted varmes opp slik at tettheten av molekyler akkurat på dette stedet blir lavere. Varm gass med lavere tetthet enn gassen rundt vil stige oppover og danne en strøm.

Les mer om strømning (konveksjon).

Stråling

Varme kan overføre energi fra en gjenstand til en annen gjennom stråling. Termostråling er elektromagnetisk stråling som skyldes termisk bevegelse av atomer eller molekyler i et stoff. Strålingen overfører energien til en annen gjenstand, som absorberer strålingen.

En ovn gir fra seg varme i form av termostråling, i tillegg til å gi fra seg varme gjennom varmeledning og strømning. Strålingen overfører energien til andre gjenstander i rommet.

Stråling kan overføre energi mellom stoffer eller gjenstander som er adskilt, så lenge mediet mellom dem (for eksempel luft) slipper igjennom den typen stråling. Hver dag overføres store mengder energi fra Sola til Jorda i form av stråling.

Begrepsbruk

Varmeflimmer over en varm asfaltvei oppstår fordi lys brytes forskjellig i kald og varm luft. Varmeledning (konduksjon) varmer opp lufta nede ved asfalten, mens strømning (konveksjon) transporterer energi oppover i en varm luftstrøm.

Foto

Av Victoria Tucholka/Shutterstock.

Lisens: Begrenset gjenbruk

I dagligtale brukes begrepene varme, energi og temperatur om hverandre. Da kan man si at man ikke skal «slippe varmen ut av huset», mens man i fysikk vil si at man ikke skal «slippe ut termisk energi». Hvis man åpner et vindu på en kald vinterdag, blir termisk energi overført fra huset til omgivelsene ved varme. Temperaturen i huset blir lavere, men huset har ikke mindre varme.

Begrepsbruken er ikke helt konsekvent i fysikken heller. Der snakker man om varmeledning og overføring av varme, selv om det ville være mer presist å si ledning og overføring av termisk energi. Innen fysikk omtales det imidlertid bare som varme når energi ledes eller overføres, ikke når energien holder seg på samme sted.

Definisjonen av varme som overføring av energi stemmer likevel med noen av våre dagligdagse erfaringer. Sanseinntrykkene som forteller at en ovn er varm, dannes når energi overføres fra ovnen til huden eller til et termometer.

Noen ganger omtales også energi overført ved radioaktivitet som varme. Når et radioaktivt stoff henfaller, sender det ut stråling med høy energi. Denne strålingen skyldes ikke termisk bevegelse hos atomer eller molekyler, men radioaktive henfall i atomkjerner.

Historikk

På 1600- og 1700-tallet hadde man en idé om et «varmestoff» (kalorikum), og forskere arbeidet med å fastlegge dette stoffets egenskaper. Man definerte målenheten kalori og evnen til å ta til seg «varmestoff», som ligner på det vi nå kaller varmekapasitet. Når en gjenstand ble holdt over ilden, steg temperaturen i den som tegn på økende innhold av «varmestoff». Mens et stoff smelter, stiger ikke temperaturen, til tross for stadig tilførsel av varme. Denne situasjonen ble beskrevet som at varmen lå latent i det smeltede stoffet.

I 1798 var Benjamin Rumford general hos kurfyrsten av Bayern. Under boring av kanonløp observerte han en sterk økning av temperaturen i arbeidsstykkene. De ble ikke tilført noe kalorikum, men det ble gjort friksjonsarbeid på dem. Av dette sluttet Rumford at «varmestoffet» måtte være en slags bevegelse og ikke noe stoff.

I 1840-årene undersøkte Julius von Mayer og James P. Joule uavhengig av hverandre hvor mye mekanisk arbeid som skulle til for å gi samme temperaturstigning som en bestemt mengde tilført energi ga. Resultatet av målingene ble kalt varmens mekaniske ekvivalent og gjorde kalori overflødig som egen målenhet for varme og termisk energi (se joule).

På grunnlag av erkjennelsen om ekvivalens mellom arbeid og varme utviklet Hermann Helmholtz, Rudolph Clausius, James Maxwell og Ludwig Boltzmann termodynamikken, hvor varme er en form for energioverføring.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

Fagansvarlig for Fysikk

Maria Vetleseter Bøe

Førsteamanuensis i fysikkdidaktikk, Ph.d., Universitetet i Oslo