Mitä lämpö oikeastaan on?

Mitä lämpö on? Joissakin oppikirjoissa sanotaan, että lämpö on nimi prosessille, jossa energiaa siirtyy kappaleiden välillä lämpötilaeron vuoksi ja toiset oppikirjat taas väittävät, että lämpö on siirtyvää energiaa kahden eri lämpötilassa olevan kappaleen välillä. Kumpi lämmön määritelmä on oikein?

Lämpö on energiaa, joka esiintyy lämpöliikkeenä tai lämpösäteilynä.

Koulufysiikan kannalta oppikirjojesi mainitsemat määritelmät ovat kuitenkin paljon hyödyllisempiä, sillä lämpöä on kätevintä mitata juuri lämpötilan muutosten ja lämmönsiirtoprosessien kautta. Esimerkiksi veden tapauksessa lämpöenergian muutos voidaan mitata siten että eristettyyn vesiastiaan upotetaan sähkövastus, jonka teho kerrottuna ajalla kertoo siirtyneen lämmön määrän. Mittauksessa huomataan että tietyn vesimäärän lämmittäminen asteella sitoo aina saman määrän lämpöä (4182 joulea per kilo). Veden saavuttaessa kiehumispisteen lämpötila ei enää muutukaan, ja sähkövastuksen lämpöenergia kuluu veden olomuodon muutokseen.

Molemmat oppikirjasi määritelmät ovat periaatteessa oikeassa, ja niiden sisältökin on suhteellisen samanlainen. Olennaista on siis että lämpöä siirtyy jos kappaleiden välillä on lämpötilaero. Kumpikaan mainitsemistasi määritelmistäsi ei ole kuitenkaan kattava, koska lämpö on niin laaja käsite ja sen perusteelliseen ymmärtämiseen tarvitaan myös paljon muuta.

Toinen tärkeä lämpöön liittyvä periaate on tasapaino. Esimerkiksi Maapallo hakee koko ajan tasapainotilaa, jossa Auringosta tuleva ja Maapallolta avaruuteen haihtuva lämpö olisivat yhtäsuuret. Kasvihuoneilmiön voimistumisen takia ilmakehään sitoutuu kuitenkin enemmän lämpöä kuin avaruuteen haihtuu, ja siksi Maapallon keskilämpötila nousee.

Kannattaa muistaa että lämpö ei ole sama asia kuin lämpöliike. Lämpöliike selittää esimerkiksi lämpölaajenemisen. Lämpöliike ilmenee kaoottisen värinänä tai kaasun tapauksessa hiukkasten nopeusjakaumana. Jos kappale voitaisiin jäähdyttää absoluuttiseen nollapisteeseen sen lämpöliike lakkaisi kokonaan.

Muita hyviä lämpöön liittyviä kysymyksiä ovat: Miksi metallinen löylykauha tuntuu lämpimämmältä kuin puinen? Miksi palomiehillä on niin paljon vaatteita päällä? Mihin lämpökameran toiminta perustuu? Miten määrittää avaruuden lämpötila? Miksi ihminen hikoilee?

Miikka de Vocht, tohtorikoulutettava
Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto


Jaa:Facebooktwitterpinterestlinkedinmail