10 pelajaran dalam Bab 9: Haba
Haba ialah tenaga (joule); suhu ialah darjah kepanasan (darjah Celsius). Haba mengalir panas → sejuk.
Haba dan suhu selalu dikelirukan, tetapi ia berbeza. Haba ialah satu bentuk tenaga, diukur dalam joule, dan ia sentiasa mengalir dari kawasan panas ke kawasan sejuk. Suhu pula ialah darjah kepanasan atau kesejukan sesuatu objek, diukur dalam darjah Celsius menggunakan termometer. Ringkasnya: haba ialah tenaga, suhu ialah ukuran panas.
Konduksi ialah pengaliran haba melalui pepejal — zarah bergetar & berlanggar memindahkan haba.
Haba mengalir dalam tiga cara. Pertama ialah konduksi, iaitu pengaliran haba melalui pepejal tanpa bahan itu bergerak. Apabila satu hujung rod logam dipanaskan, zarah-zarahnya bergetar lebih kuat dan berlanggar dengan zarah bersebelahan, memindahkan haba ke seluruh rod. Logam ialah pengalir haba yang baik melalui konduksi.
Perolakan ialah pengaliran haba dalam bendalir — panas naik, sejuk turun (arus perolakan).
Cara kedua ialah perolakan, iaitu pengaliran haba melalui pergerakan bendalir — cecair dan gas. Apabila bendalir dipanaskan, ia mengembang, menjadi kurang tumpat, dan naik ke atas. Bendalir sejuk yang lebih tumpat turun ke bawah untuk menggantikannya. Peredaran naik-turun berterusan ini dipanggil arus perolakan.
Sinaran ialah pemindahan haba tanpa medium — boleh merambat melalui vakum (Matahari ke Bumi).
Cara ketiga ialah sinaran, iaitu pemindahan haba tanpa medium. Ini istimewa kerana haba boleh merambat melalui ruang kosong atau vakum. Sebab itu haba Matahari sampai ke Bumi melalui sinaran, menembusi angkasa lepas yang tiada udara. Kadar sinaran bergantung pada jenis, suhu dan luas permukaan objek.
Bayu laut (siang) & bayu darat (malam) ialah arus perolakan akibat darat memanas/menyejuk lebih cepat.
Bayu darat dan bayu laut ialah contoh perolakan dalam alam. Pada waktu siang, darat panas lebih cepat daripada laut, jadi udara panas di darat naik dan udara sejuk dari laut bertiup masuk — inilah bayu laut. Pada waktu malam, darat menyejuk lebih cepat, jadi udara panas di laut naik dan udara sejuk dari darat bertiup ke laut — inilah bayu darat.
Konduktor haba (logam) mengalirkan haba; penebat haba (kayu, plastik) menghalangnya.
Sesetengah bahan mengalirkan haba dengan baik, dan lain menghalangnya. Konduktor haba seperti logam mengalirkan haba dengan cepat — sebab itu tapak seterika dan dasar kuali diperbuat daripada logam. Penebat haba seperti kayu, plastik dan polistirena menghalang haba — sebab itu pemegang periuk dan sarung tangan ketuhar diperbuat daripadanya.
Keseimbangan terma dicapai apabila dua objek mencapai suhu sama & pemindahan haba bersih menjadi sifar.
Apabila dua objek bersentuhan, haba mengalir dari yang panas ke yang sejuk. Aliran ini berterusan sehingga kedua-dua objek mencapai suhu yang sama. Pada masa itu, tiada lagi pemindahan haba bersih — kita katakan objek-objek itu berada dalam keseimbangan terma. Contohnya, air panas dan ais bercampur akhirnya mencapai satu suhu sekata.
Jirim mengembang apabila dipanaskan (zarah renggang) & mengecut apabila disejukkan (zarah rapat).
Haba mempengaruhi saiz jirim. Apabila dipanaskan, zarah bergerak lebih cepat dan jaraknya bertambah, jadi jirim mengembang dan isi padunya bertambah. Apabila disejukkan, zarah bergerak lebih perlahan dan lebih rapat, jadi jirim mengecut. Ini berlaku pada pepejal, cecair dan gas — gas mengembang paling banyak kerana zarahnya bergerak paling bebas.
Pengembangan diguna pada ruang rel/jambatan, termometer (merkuri) & jalur dwilogam (penggera kebakaran).
Prinsip pengembangan digunakan dalam kejuruteraan. Landasan kereta api dan jambatan keluli dibina dengan ruang kecil supaya ada tempat untuk mengembang pada cuaca panas tanpa membengkok. Termometer guna merkuri yang mengembang bila panas. Jalur dwilogam — dua logam yang mengembang pada kadar berbeza — akan membengkok apabila panas, dan digunakan dalam penggera kebakaran.
Permukaan gelap & kusam menyerap/membebaskan haba lebih baik daripada permukaan cerah & berkilat.
Keupayaan objek menyerap dan membebaskan haba bergantung pada warna dan jenis permukaannya. Permukaan gelap dan kusam ialah penyerap dan pembebas haba yang baik. Permukaan cerah dan berkilat pula penyerap yang lemah. Sebab itu tangki minyak dicat putih berkilat untuk mengurangkan penyerapan haba, dan baju cerah lebih selesa dipakai pada hari panas.