S5 Luonnon rakenteet, periaatteet ja kiertokulut/Lämpöenergia siirtyy

Lämpöenergia on yksi energian esiintymismuoto. Mitä lämpimämpi jokin asia on, sitä enemmän siihen on varastoitunut lämpöenergiaa. Kahden asian lämpötilaero pyrkii aina tasoittumaan ja siksi lämpöenergiaa siirtyy lämpimämmästä kylmempään.

Lämpöenergia siirtyy aina lämpimästä kylmään

Kuvasarja havainnollistaa lämpöenergian siirtymisen suuntaa arkipäiväisessä tilanteessa.

Kuvittele, että kokkailet kotona ja aukaiset uunin luukun. Tunnet, kuinka uunista tulee ulos lämmintä ilmaa. Kuvittele sitten pitäväsi käsissäsi kuppia, jossa on kuumaa juomaa. Tunnet, kuinka kuumaksi kuppi käy ja ehkä jopa polttaa käsiäsi. Jos olet joskus jättänyt jääkaapista ottamasi juomapullon keittiön pöydälle, olet huomannut, että juoma lämpenee huoneen lämpöiseksi, mutta ei huonetta lämpimämmäksi.

Miksi uunin luukkua avatessa lämmin ilma tulee ulos uunista, eikä keittiön viileämpi ilma mene uuniin? Miksi lämmin kuppi saattaa polttaa käsiä? Miksi keittiön pöydälle jätetty kylmä juoma lämpenee saman lämpöiseksi kuin keittiö, mutta ei sitä lämpimämmäksi?

Kahden aineen tai paikan lämpötilaero pyrkii aina tasoittumaan lämpimästä kylmään päin. Kun lämmin ja kylmä kohtaavat, lämpimään varastoitunutta lämpöenergiaa alkaa siirtyä kylmään. Uunin sisälle on paistamisen aikana tullut runsaasti lämpöenergiaa, joka alkaa luukkua avattessa siirtyä viileämpään keittiöön. Kätesi puolestaan ovat kuumaa juomaa kylmemmät. Siksi kuumaa juomaa sisältävä kuppi alkaa luovuttaa lämpöenergiaa kylmille käsillesi. Lämpimämpi luovuttaa aina lämpöenergiaa kylmemmälle, eli kylmempi lämpenee. Antaessaan lämpöenergiaa pois, lämpimämpi jäähtyy.

Keittiöön jätetty kylmä juoma alkaa lämmetä, koska juoman ollessa aluksi huonetta kylmempi, alkaa lämpimämmästä huoneilmasta siirtyä lämpöenergiaa kylmempään juomaan lämmittäen sitä. Kylmä juoma ei siis "anna kylmää pois" vaan "ottaa huoneesta lämmintä itseensä".

Lämpöenergian siirtyminen lämpimästä huoneesta kylmään juomaan jatkuu niin kauan, että molempien lämpötilat ovat samat. Juoma ei voi lämmetä huoneilmaa lämpimämmäksi, koska kun juoma saavuttaa ympäröivän ilman lämpötilan, lämpöenergian siirtyminen loppuu.

Jos viet juoman tämän jälkeen kesällä ulos huonetta lämpimämpään ulkoilmaan, alkaa juoma taas lämmetä, koska lämpimämmästä ulkoilmasta alkaa uudelleen siirtyä lämpöenergiaa juomaan. Tätä jatkuu, kunnes juoma on saavuttanut ulkoilman kanssa saman lämpötilan.

	Pohdi tässä välissä!
	Selitä energian käsitteitä lämpöenergia ja lämpöenergian siirtyminen käyttäen, mitä edellä mainitussa juomaesimerkissä tapahtuu, kun ulkona kuumaksi lämmennyt juoma tuodaan takaisin viileään huoneeseen. Pohtikaa arkipäiväisiä tilanteita, joissa voi huomata lämpöenergian siirtyvän lämpimämmästä kylmempään päin.

Lämmöneristeet hidastavat lämpöenergian siirtymistä

Jos laitat metallisen lusikan kiehuvaan juomaan, huomaat myös lusikan toisen pään lämpenevän nopeasti. Lasiin kuumaa juomaa kaataessasi huomaat, että lasi on pian liian kuuma pitää kädessä. Kattilassa perunoita keittäessäsi huomaat, että metallisen kattilan pinta on kuuma, mutta kumiset kahvat eivät ole lämmenneet. Mistä tämä johtuu?

Ikkunalasien väliin jäävä ilma hidastaa lämpöenergian siirtymistä sisältä ulos. Ilma ikkunoiden välissä toimii lämmöneristeenä.

Tämä johtuu siitä, että jotkin aineet, kuten metallit ja lasi siirtävät lämpöenergiaa hyvin. Toiset aineet, kuten kattilan kahvoissa oleva kumi puolestaan estävät tehokkaasti lämpöenergian siirtymistä. Hyvin lämpöenergiaa siirtäviä aineita kutsutaan lämmönjohteiksi. Lämpöenergiaa huonosti siirtäviä aineita, kuten kattilan kahvoissa olevaa kumia tai muovia, kutsutaan puolestaan lämmöneristeiksi.

Myös ilma on hyvä lämmöneriste. Siksi talojen ikkunoihin laitetaan useampi lasi ja väliin jätetään ilmaa. Myös lämpimimmät talvitakit pitävät sisällään untuvia, joiden väliin jää ilmaa.

	Pohdi tässä välissä!
	Miettikää mitä arkipäiväisiä asioita ja välineitä tiedätte, joiden... koette johtavan lämpöä hyvin koette eristävän lämpöä hyvin Mitä materiaaleja nämä ovat olleet?

	Tärkeää muistaa!
	Lämpöenergia siirtyy aina lämpimämmästä kylmempään. Eristeeksi kutsutaan aineita, jotka hidastavat lämpöenergian siirtymistä.