Щоб створювати ефективні системи нагрівників та холодильників, потрібно знати особливості процесів теплообміну між різними тілами.

Існує три типи теплообміну між тілами і частинами одного й того самого тіла: теплопровідність, конвекція та випромінювання.

Теплопровідність.

Ви вже знаєте, що внутрішню енергію системи можна змінювати шляхом теплообміну. Існує три види теплообміну: теплопровідність, конвекція і випромінювання. Виконаємо дослід. До металевого стержня за допомогою воску прикріпимо кілька кнопок (рис. 14). Один кінець стержня закріпимо в штативі, а інший будемо нагрівати в полум’ї спиртівки. Через деякий час побачимо, що кнопки почнуть відпадати від стержня: спочатку та кнопка, яка ближче до полум’я, потім наступна і т. д.

Людину здавна цікавило: чому, наприклад, вода, нагріваючись, може перетворюватися в пару, а охолоджуючись, - у лід; чому дим зникає в повітрі; чому вода розтікається, коли її розливають на підлогу, а на гарячій сковорідці вона збирається в краплі; чому фарба розчиняється у воді, а олія - ні;

Perpetuum mobile в перекладі з латинської означає бічний двигун. Люди упродовж багатьох століть намагалися створити такі машини, які б працювали самі по собі: піднімали вантажі, обертали колеса без затрат енергії, не одержуючи енергію від якихось зовнішніх джерел. Такий двигун не повинен потребувати пального, енергії вітру, падаючої води чи руки людини.

Користуючись простими механізмами, не лише не здобувають виграшу в роботі, а й завжди програють. Річ у тому, що, піднімаючи вантаж, наприклад, за допомогою блока, необхідно піднімати й сам блок. Крім того, доводиться переборювати сили тертя, що виникають під час обертання блока на осі. Так само, рухаючи тіло уздовж похилої площини, необхідно переборювати силу тертя між поверхнею площини і вантажем.

Види теплообміну. У попередньому параграфі ми з’ясували, що внутрішню енергію тіла можна змінити завдяки передачі теплоти від одного тіла до іншого, тобто завдяки теплообміну.

Теплообмін може здійснюватися різними способами: теплопровідністю, конвекцією та випромінюванням.

Теплопровідність. Вам, напевне, доводилось обпікатись гарячою ложкою, що міститься в чашці з чаєм або тарілці з гарячим борщем. 

Багато тіл, які ми зустрічаємо в природі чи користуємося в повсякденному житті, без сумніву можна назвати твердими. А масло чи тісто? Рідкими їх назвати не можна, але виникає сумнів, чи вони справді тверді. Гума - також не рідина, але дуже легко деформується, порівняно зі сталлю.

Для твердих тіл характерно, що вони зберігають форму й об'єм. Можна було б пожартувати, що тверді тіла завжди «у формі».

Усі знають, що середня нормальна температура людського тіла дорівнює 36,6 °С (з невеликими коливаннями протягом доби). Тривале підвищення або зниження температури людського тіла на 4-5 °С може призвести до загибелі людини. Робимо висновок: за рахунок обмінних процесів та механізмів терморегуляції в організмі підтримується стала «нормальна» температура нашого тіла, а отже, й відповідна їй частина внутрішньої енергії.

Ви вже знаєте, що внутрішня енергія тіла залежить від його температури. Чим вища температура тіла, тим більша внутрішня енергія. І навпаки, чим нижча температура тіла, тим внутрішня енергія менша. Отже, за зміною температури тіла можна судити про зміну його внутрішньої енергії. Розглянемо способи зміни внутрішньої енергії тіла.

Древні греки активно цікавилися будовою навколишнього світу. У вченнях старогрецьких філософів Левкіпа (бл. 500-440 рр. до н. е.) та Демократа (460-370 рр. до н. е.) і грецьких філософів Епікура (341-270 рр. до н. е.), Тита Лукреція Кара (96-55 рр. до н. е.) було висловлено перші здогадки про внутрішню будову тіл.