Почему и как тела нагреваются? Что такое тепло?

Тепло, или теплота— это внутренняя энергия тела, которая обусловлена суммарной кинетической энергией атомов и молекул из которых оно состоит. Проще говоря, чем быстрее движутся атомы, тем выше температура тела.

Передача тепла может происходить механическим путем (теплопроводностьи конвекция) и при тепловом излучении.

В первом случае передача энергии происходит при столкновении частиц друг с другом. То есть для передачи тепла от одного тела к дугому телу или среде необходим непосредственный контакт.

Во втором случае происходит излучение электромагнитных волн, в основном приходящихся на инфракрасную частьэлектромагнитного спектра (длина волны от 0,74 мкм до 1000 мкм). В отличии от механической передачи тепла, теплообмен излучением может происходить без механического контакта, то есть в вакууме.

Это касательно непосредственно теплопередачи. В целом же, на внутреннюю энергию тела можно повлиять и другими способами.

Газ при расширении и сжатии может сильно охлаждаться и нагреваться. В частности, этот эффект используется в двигателях внутреннего сгорания(дизельных).

Используя переменное электромагнитное поле можно нагревать токопроводящие материалы. Оно индуцирует электрические токинепосредственно внутри материала из-за чего происходит повышение температуры тела (работа электрического тока). Этот метод называется индукционный нагрев и используется, среди прочего, для плавки металлов и в индукционных кухонных плитах.

Ну и в заключение, тепловыделение также может происходить при химических и ядерных реакциях. Простейший пример из химии: при добавлении воды в концентрированную серную кислоту происходит сильное выделение тепла (вода прям вскипает). Поэтому следует медленно вливать концентрат в большой объем воды.

А теперь рассмотрим классическую газовую печь. Пламя печи образуется при окислении бытового газа кислородом:

CH₄ + O₂ → CO₂ + 2H₂O

В основном в нем метан (CH₄). При этом образуется углекислый газ, вода и выделяется много энергии (сами продукты горения горячие + тепловое излучение).

Далее продукты горения "бъют" в дно кастрюли, передавая часть своей кинетической энергии атомам металла. В добавок те же атомы поглащают испущенное тепловое излучение, что так же приводит к увеличению внутренней энергии. Атомы двигаются все быстрей и сталкиваются со своими соседями, тем самым передавая энергию дальше по цепочке. В итоге прогревается кастрюля, а за ней, по тому же принципу и ее содержимое.