Lämpötilan ja lämpöenergian ero

Mikä on lämpötila??

Lämpötila on fysikaalinen ominaisuus, joka kuvaa makroskooppisen järjestelmän hiukkasten keskimääräistä kineettistä energiaa termodynaamisessa tasapainossa. Se on asian ominaisuus, joka kvantifioi lämpimän ja kylmän käsitteet. Lämpimämpien kappaleiden lämpötila on korkeampi kuin viileimpien.

Lämpötilalla on tärkeä rooli kaikilla luonnontieteiden aloilla - fysiikassa, geologiassa, kemiassa, ilmakehissä ja biologiassa. Monet aineiden fysikaalisista ominaisuuksista, mukaan lukien kiinteä, nestemäinen, kaasumainen tai plasmafaasi, tiheys, liukoisuus, höyrynpaine ja sähkönjohtavuus, riippuvat lämpötilasta. Lämpötilalla on myös tärkeä rooli kemiallisten reaktioiden nopeuden ja laajuuden määrittämisessä.

Lämpötila mitataan kvantitatiivisesti lämpömittarilla. Tiedeessä ja teollisuudessa käytetään tällä hetkellä kolme lämpötila-asteikkoa. Kaksi niistä on SI-järjestelmässä - Celsius- ja Kelvin-asteikot. Fahrenheit-asteikkoa käytetään pääasiassa Yhdysvalloissa.

Kun kaksi kappaletta, joiden lämpötila on erilainen, joutuvat kosketuksiin, niiden välillä tapahtuu lämmönvaihto, mikä aiheuttaa lämpimämmän rungon jäähtymisen ja viileämmän rungon kuumenemisen. Lämmönvaihto pysähtyy, kun kappaleiden lämpötila on sama. Sitten niiden välille muodostuu terminen tasapaino.

Lämpötila on hiukkasten lämmön liikkeen voimakkuuden mitta. Brownin liike muuttuu voimakkaammaksi lämpötilan noustessa. Diffuusio tapahtuu myös nopeammin korkeissa lämpötiloissa. Nämä esimerkit osoittavat, että lämpötila liittyy suoraan rakenneosien kaoottiseen liikkeeseen. Kuumennettujen kappaleiden hiukkasilla on suurempi kineettinen energia - ne liikkuvat voimakkaammin. Kosketuksessa ruumiin hiukkaset, joiden lämpötila on korkeampi, tuottavat osan kineettisen energiansa jäähdyttimen rungon hiukkasille. Tämä prosessi jatkuu, kunnes hiukkasten liikkeen voimakkuus kahdessa kappaleessa on sama. Lämpöilmiöt liittyvät siis rakenneosien kaoottiseen liikkeeseen, minkä vuoksi tätä liikettä kutsutaan termiseksi.

Lämpöliikkeen kaoottisen luonteen vuoksi hiukkasilla on erilaisia ​​kineettisiä energioita. Lämpötilan noustessa kasvaa niiden hiukkasten lukumäärä, joilla on suurempi kineettinen energia, ts. Lämmön liike muuttuu voimakkaammaksi.

Lämpötilan laskiessa lämpöliikkeen voimakkuus vähenee. Lämpötilaa, jossa hiukkasten lämpöliike päättyy, kutsutaan absoluuttiseksi nollaksi. Absoluuttinen nolla Celsius-asteikolla vastaa lämpötilaa -273,16 ° C.

Mikä on lämpöenergia?

Energia on fyysinen ominaisuus, joka luonnehtii järjestelmän kykyä muuttaa ympäristön tilaa tai suorittaa työtä. Se voidaan liittää mihin tahansa partikkeliin, esineeseen tai järjestelmään. On olemassa erilaisia ​​energiamuotoja, joissa usein on vastaavan voiman nimi.

Järjestelmän rakenneosien (atomien, molekyylien, varautuneiden hiukkasten) koko kineettistä energiaa kutsutaan lämpöenergiaksi. Se on energian muoto, joka liittyy järjestelmän muodostavien rakenneosien liikkeeseen.

Kun kehon lämpötila nousee, rakenneosien kineettinen energia kasvaa. Kun kineettinen energia kasvaa, kehon lämpöenergia kasvaa. Siksi kappaleiden lämpöenergia kasvaa niiden lämpötilan noustessa.

Lämpöenergia riippuu kehon massasta. Otetaan esimerkiksi kuppi vettä ja järvi, jolla on sama lämpötila. Samassa veden lämpötilassa molekyylien keskimääräinen kineettinen energia on sama. Järvessä molekyylien määrä ja vastaavasti veden lämpöenergia ovat kuitenkin huomattavasti suuremmat.

Lämpöenergian siirto tapahtuu aina, kun lämpötilagradienttia esiintyy jatkuvan aineen järjestelmässä. Lämpöenergia voidaan siirtää johtavuudella, konvektiolla ja säteilyllä. Se välitetään korin (tai järjestelmän) osista, joissa on korkeampi lämpötila, osiin, joissa lämpötila on matalampi. Prosessi jatkuu, kunnes kehon (tai järjestelmän) lämpötila on sama.

Lämpöenergia on itse asiassa aineen rakenneosien kineettinen energia. Lämmönjohtavuus on vastaavasti tämän kineettisen energian siirto ja tapahtuu hiukkasten kaoottisissa törmäyksissä.

Aineet jaetaan johtimiksi ja eristeiksi niiden kyvystä sallia lämpöenergian helppo liikkuvuus. Johtimet (esim. Metallit) sallivat lämpöenergian helpon liikkumisen niiden läpi, kun taas eristimet (esim. Muovi) eivät salli sitä.

Lähes jokainen energiansiirto liittyy lämpöenergian vapautumiseen.

Lämpöenergian mittayksikkö SI-järjestelmässä on Joule (J). Toinen usein käytetty yksikkö on kalori. 1 K: n lämpötilassa energiaa vastaava lämpöenergia on 1 380 x 10^-23 J.

Lämpötilan ja lämpöenergian ero

1. Määritelmä

Lämpötila: Järjestelmän rakenneosien (atomien, molekyylien, varautuneiden hiukkasten) keskimääräistä kineettistä energiaa kutsutaan lämpötilaan.

Lämpöenergia: Järjestelmän rakenneosien kineettistä kokonaisenergiaa kutsutaan lämpöenergiaksi.

2. arvot

Lämpötila: Lämpötila voi olla positiivinen ja negatiivinen.

Lämpöenergia: Lämpöenergialla on aina positiiviset arvot.

3. Mittayksiköt

Lämpötila: Lämpötila mitataan Celsius, Kelvin ja Fahrenheit.

Lämpöenergia: Lämpöenergia mitataan jouleissa ja kaloreissa.

4. Määrällinen riippuvuus

Lämpötila: Lämpötila ei riipu aineen määrästä - se liittyy hiukkasten keskimääräiseen kineettiseen energiaan.

Lämpöenergia: Lämpöenergia riippuu aineen määrästä - se liittyy hiukkasten kokonaiseen kineettiseen energiaan.

Lämpötila vs. lämpöenergia: vertailukaavio

Yhteenveto lämpötilasta vs. lämpöenergia

• Järjestelmän rakenneosien (atomien, molekyylien, varautuneiden hiukkasten) keskimääräistä kineettistä energiaa kutsutaan lämpötilaan.
• Järjestelmän rakenneosien kineettistä kokonaisenergiaa kutsutaan lämpöenergiaksi.
• Lämpötila voi olla positiivinen tai negatiivinen, kun taas lämpöenergialla on aina positiiviset arvot.
• Lämpötila mitataan Celsius, Kelvin ja Fahrenheit. Lämpöenergia mitataan jouleissa ja kaloreissa.
• Lämpötila ei riipu aineen määrästä - se liittyy hiukkasten keskimääräiseen kineettiseen energiaan.
• Lämpöenergia riippuu aineen määrästä - se liittyy hiukkasten kokonaiseen kineettiseen energiaan.