Thermal Energy Model

Thermal  Energy       Relationships       1.    Particles  have  energy.    The  more  energy  they  have,  the  faster  they  move.    Temperature  is  a   measure  of  the  average  speed  of  the  particles  in  something.    If  the  object  is  at  a  low   temperature,  some  particles  may  be  moving  fast,  but  many  more  of  them  will  be  moving   slowly.     2.    All  materials  have  thermal  energy.    Thermal  energy  is  the  sum  of  the  energy  of  all  of  the   particles.    That  means  that  large  objects  at  a  lower  temperature  (with  slower  moving   particles)  can  have  more  energy  than  small  objects  with  high  temperatures  (faster  moving   particles).     3.    When  objects  with  different  temperatures  are  in  the  same  environment,  energy  is   transferred  from  objects  at  higher  temperatures  to  objects  at  lower  temperatures  until   everything  is  at  the  same  temperature  (thermal  equilibrium).     4.    Thermal  energy  can  be  transferred  three  ways:  by  conduction,  convection,  or  radiation.   a. In  conduction,  particles  bump  into  other  particles  and  transfer  energy  like  pool  balls.     The  faster  the  particles,  the  more  energy  they  can  transfer.    The  closer  the  particles  are   to  each  other,  the  more  collisions  will  happen.   b. In  convection,  energy  transfers  when  matter  moves  from  one  place  to  another   • Convection  requires  uneven  heating.   • When  matter  is  heated,  the  particles  move  more  quickly  and  bump  each  other   more,  pushing  all  the  particles  farther  apart.    For  that  reason,  a  material  will   have  a  higher  density  when  it  is  cold  and  lower  density  when  it  is  hot.   • Denser  material  has  more  mass  for  each  unit  of  volume,  so  it  weighs  more   (gravity  pulls  more  strongly  on  it).    Therefore,  in  a  fluid,  denser  materials  sink.   • As  the  colder  stuff  sinks,  it  pushes  the  warmer,  less  dense  stuff  up.   c. In  radiation,  thermal  energy  can  move  through  empty  space.   • We  know  energy  reaches  us  from  the  Sun.   • We  also  know  there  are  long  stretches  of  space  between  the  Earth  and  the  Sun   with  very  little  matter  in  it.   • So  the  energy  is  not  being  transferred  by  particles  bumping,  or  by  big  masses  of   particles  moving  from  one  place  to  another  because  of  density  differences.   • Therefore  there  must  be  another  way  that  thermal  energy  can  transfer.    We’ll   call  it  electromagnetic  waves.    Light  is  a  kind  of  electromagnetic  wave.           Phenomena       Hot  rock  &  hot  paper  clip   A  rock  at  100  degrees  heats  a  pot  of  water  better   than  a  red  hot  safety  pin  at  300  degrees.   #2   Knife  in  hot  water               .The  part  of  the  knife  not  in  the  water  also  gets  hot   Handle  of  metal  pan  heats  up.   Convection  pan   Food  coloring  rises  over  the  heated  area,  sinks  over   colder  areas   Land  and  sea  breezes   Requires  that  we  know  different  materials  heat  at   different  rates   Atmosphere  is  hotter  at  the  bottom  and  gets  colder  as   you  go  up   Earth  heats  by  radiation,  heats  air  above  by   conduction,  and  the  air  moves  by  convection   Naked  guy  problem   Is  it  better  to  wear  wet  clothes  in  cold  air  or  take   them  off?   ##1,  #3,  #4a         #1,  #3,  #4a   #1,  #4b   #4b   #1,  #3,  #4a,  #4b,  #4c   #1,  #4a,  #4c