Luku 2. Lämpöenergia on energiamuoto

14.
Energiamuotoja voi ryhmitellä ja nimetä monella tavalla.
  • liike-energia eli kineettinen energia
  • pyörimisenergia on eräs kineettisen energian muoto
  • asemaenergia eli potentiaalienergia painovoimakentässä (putoavan pallon asemaenergia muuttuu liike-energiaksi)
  • kineettinen ja potentiaalienergia yhdessä ovat mekaanista energiaa
  • sähköinen potentiaalienergia: varauksen potentiaali sähkökentässä=jännite
    [[$ U=E : Q $]]​
  • lämpöenergia
  • säteilyenergia
  • kemiallinen enrgia on aineen kemiallisiin sidoksiin varastoitunutta energiaa
Energiamuodot voidaan myös jakaa vapaaseen ja varastoituun energiaan. Vapaa energia pystyy siirtymään toiseen kappaleeseen tai muuttumaan toiseen muotoon. Työ on energian siirtymistä tai muuntumista. Varastoitunut energia ei tee työtä, mutta sillä on siihen kykyä eli potentiaalia.

15.
a) kemiallinen energia → lämpöenergia
b) säteilyenergia → lämpöenergia

16.
Seoksen osia on saman verran, joten seoksen lämpötila on alkuperäisten lämpötilojen keskiarvo.
a) [[$$ \frac{30+70}{2}\,{}^\circ\rm{C} = \frac{100}{2}\,{}^\circ\rm{C} = 50\,{}^\circ\rm{C} $$]]​
b) [[$$ \frac{40+80}{2}\,{}^\circ\rm{C} = \frac{120}{2}\,{}^\circ\rm{C} = 60\,{}^\circ\rm{C} $$]]​

17.
Nuotiossa ja tähtisadetikussa kemiallinen energia muuttuu nopeasti lämpö- ja säteilyenergiaksi. Nuotion yläpuolella kuumeneva ilma laajenee ja saa liike-energiaa. Makkaraan siirtyy lämpöenergiaa sekä johtumalla ilmasta että säteilynä.
Makkaranpopsijan elimistössä makkaran kemiallinen energia varastoituu ja vapautuu myöhemmin haravoidessa (työssä) liike-energiana ja lämpönä. Kompostissa lehdet maatuvat, kun lahottajat käyttävät niitä ravintonaan. Samalla vapautuu hitaasti lämpöenergiaa.

18. Työssä verrataan hopean ja veden kykyä varastoida lämpöenergiaa.

Ominaislämpökapasiteetti [[$ c $]]​ mittaa aineen kykyä varastoida lämpöenergiaa.
[[$$ c=\frac{\Delta E}{m\cdot\Delta T} $$]]
​Kun massan [[$ m $]] ​lämpötila muuttuu [[$\Delta T$]] verran, energiaa siirtyy [[$ \Delta E $]]​ verran.
Kun ominaislämpökapasiteetti tunnetaan, voidaan ratkaista siirtyneen energian määrä.
[[$$ \Delta E = c \cdot m \cdot \Delta T $$]]​

Esimerkiksi veden ominaislämpökapasiteetti on 4,2 kJ/(kg·℃). Jos 2 kg vettä lämpenee 10 ℃, tarvitaan energiaa
[[$$ \begin{split}\Delta E &= 4,2\,\rm{kJ/kg} \cdot 2\,\rm{kg} \cdot 10\,{}^\circ\rm{C}\\&=84\,\rm{kJ}\\&=84\,000\,\rm{J} \end{split} $$]]​
Veden jäähtyessä saman verran energiaa vapautuu.

19.
Kokeessa verrataan veden ja tuntemattoman nesteen kykyä varastoida lämpöä. Molempia nesteitä on yhtä paljon; jos tuntematon neste olisi vettä, seoksen lämpötila olisi alkuperäisten lämpötilojen keskiarvo.
Tuntematon neste jäähtyy [[$ (80-32)\,{}^\circ\rm{C} =48\,{}^\circ\rm{C} $]]​ ja vesi lämpenee [[$ (32-20)\,{}^\circ\rm{C} =12\,{}^\circ\rm{C} $]]​ . Veden luovuttama energiamäärä on sama kuin nesteen vastaanottama energiamäärä. Koska tuntemattoman nesteen lämpötila muuttuu enemmän, se tarkoittaa, että sen kyky varastoida lämpöä on huonompi kuin vedellä.

20.
a) Lämpöenergiaa siirtyy kuumasta vedestä kylmiin perunoihin, joten vesi jäähtyy.
b) Veden kyky varastoida lämpöenergiaa (ominaislämpökapasiteetti) on suurempi kuin ilman. Se tarkoittaa, että veden lämmittämiseen tarvitaan enemmän energiaa kuin ilman lämmittämiseen. Siksi vesi lämpenee hitaammin.