Różnica między temperaturą a energią cieplną

Co to jest temperatura?

Temperatura jest właściwością fizyczną, charakteryzującą średnią energię kinetyczną cząstek układu makroskopowego w równowadze termodynamicznej. Jest to właściwość materii, która kwantyfikuje pojęcia ciepła i zimna. Cieplejsze ciała mają wyższą temperaturę niż chłodniejsze.

Temperatura odgrywa ważną rolę we wszystkich obszarach nauk przyrodniczych - w fizyce, geologii, chemii, naukach atmosferycznych i biologii. Wiele fizycznych właściwości substancji, w tym fazy stałej, ciekłej, gazowej lub plazmowej, gęstości, rozpuszczalności, prężności pary i przewodności elektrycznej, zależy od temperatury. Temperatura odgrywa również ważną rolę w określaniu szybkości i zakresu reakcji chemicznych.

Ilościowo temperatura jest mierzona za pomocą termometrów. Trzy skale temperatur są obecnie stosowane w nauce i przemyśle. Dwa z nich są w układzie SI - skala Celsjusza i Kelvina. Skala Fahrenheita jest używana głównie w Stanach Zjednoczonych.

Gdy stykają się dwa ciała o różnych temperaturach, następuje między nimi wymiana ciepła, co powoduje ochłodzenie cieplejszego ciała i podgrzanie ciała chłodniejszego. Wymiana ciepła zatrzymuje się, gdy ciała osiągną równą temperaturę. Następnie między nimi zostaje ustalona równowaga termiczna.

Temperatura jest miarą intensywności ruchu ciepła cząstek. Ruch Browna staje się bardziej intensywny wraz ze wzrostem temperatury. Dyfuzja występuje również szybciej w wyższych temperaturach. Te przykłady pokazują, że temperatura jest bezpośrednio związana z chaotycznym ruchem elementów konstrukcyjnych. Cząsteczki podgrzewanych ciał mają wyższą energię kinetyczną - poruszają się intensywniej. W kontakcie cząstki ciała o wyższej temperaturze oddają część swojej energii kinetycznej cząstkom chłodniejszego ciała. Proces ten trwa do momentu, gdy intensywność ruchu cząstek w dwóch ciałach stanie się równa. Zjawiska cieplne są zatem związane z chaotycznym ruchem elementów konstrukcyjnych, dlatego ruch ten nazywa się termicznym.

Ze względu na chaotyczny charakter ruchu termicznego cząsteczki mają różnorodne energie kinetyczne. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta liczba cząstek o większej energii kinetycznej, tj. Ruch ciepła staje się bardziej intensywny.

Gdy temperatura spada, zmniejsza się intensywność ruchu termicznego. Temperatura, w której kończy się ruch termiczny cząstek, nazywana jest zerem absolutnym. Zero absolutne w skali Celsjusza odpowiada temperaturze -273,16 ° C.

Co to jest energia cieplna?

Energia to właściwość fizyczna, która charakteryzuje zdolność systemu do zmiany stanu środowiska lub wykonywania pracy. Można go przypisać dowolnej cząsteczce, obiektowi lub systemowi. Istnieją różne formy energii, które często noszą nazwę odpowiedniej siły.

Całkowita energia kinetyczna elementów strukturalnych układu (atomy, cząsteczki, naładowane cząstki) nazywa się energią cieplną. Jest to forma energii związana z ruchem elementów konstrukcyjnych tworzących układ.

Wraz ze wzrostem temperatury ciała wzrasta energia kinetyczna elementów konstrukcyjnych. Wraz ze wzrostem energii kinetycznej wzrasta energia cieplna organizmu. Dlatego energia cieplna ciał wzrasta wraz ze wzrostem ich temperatury.

Energia cieplna zależy od masy ciała. Weźmy na przykład filiżankę wody i jezioro o tej samej temperaturze. Przy tej samej temperaturze wody średnia energia kinetyczna cząsteczek jest taka sama. Ale w jeziorze ilość cząsteczek i, odpowiednio, energia cieplna wody są znacznie większe.

Przenoszenie energii cieplnej następuje za każdym razem, gdy występuje gradient temperatury w układzie materii ciągłej. Energia cieplna może być przenoszona przez przewodzenie, konwekcję i promieniowanie. Jest przenoszony z części ciała (lub układu) o wyższej temperaturze na części, w których temperatura jest niższa. Proces ten trwa do momentu, aż temperatura w ciele (lub układzie) wyrówna się.

Energia cieplna to tak naprawdę energia kinetyczna elementów strukturalnych materii. Przewodność cieplna jest odpowiednio przenoszeniem tej energii kinetycznej i występuje w chaotycznych zderzeniach cząstek.

W zależności od ich zdolności do umożliwienia łatwego przemieszczania energii cieplnej substancje dzielą się na przewodniki i izolatory. Przewodniki (np. Metale) umożliwiają swobodny przepływ energii cieplnej przez nie, a izolatory (np. Plastik) nie pozwalają na to.

Niemal każdy transfer energii wiąże się z uwalnianiem energii cieplnej.

Jednostką miary energii cieplnej w układzie SI jest Joule (J). Inną często używaną jednostką jest kaloria. Energia cieplna odpowiadająca energii w temperaturze 1 K wynosi 1380 × 10^-23 jot.

Różnica między temperaturą a energią cieplną

1. Definicja

Temperatura: Średnia energia kinetyczna elementów strukturalnych układu (atomy, cząsteczki, naładowane cząstki) nazywa się temperaturą.

Energia cieplna: Całkowita energia kinetyczna elementów konstrukcyjnych układu nazywa się energią cieplną.

2. Wartości

Temperatura: Temperatura może być dodatnia i ujemna.

Energia cieplna: Energia cieplna ma zawsze wartości dodatnie.

3. Jednostki miary

Temperatura: Temperatura jest mierzona w stopniach Celsjusza, Kelvina i Fahrenheita.

Energia cieplna: Energia cieplna jest mierzona w dżulach i kaloriach.

4. Zależność ilościowa

Temperatura: Temperatura nie zależy od ilości substancji - jest ona związana ze średnią energią kinetyczną cząstek.

Energia cieplna: Energia cieplna zależy od ilości substancji - jest związana z całkowitą energią kinetyczną cząstek.

Temperatura a energia cieplna: tabela porównawcza

Podsumowanie temperatury a energii cieplnej

• Średnia energia kinetyczna elementów strukturalnych układu (atomy, cząsteczki, naładowane cząstki) nazywa się temperaturą.
• Całkowita energia kinetyczna elementów konstrukcyjnych układu nazywa się energią cieplną.
• Temperatura może być dodatnia lub ujemna, podczas gdy energia cieplna ma zawsze wartości dodatnie.
• Temperatura jest mierzona w stopniach Celsjusza, Kelvina i Fahrenheita. Energia cieplna jest mierzona w dżulach i kaloriach.
• Temperatura nie zależy od ilości substancji - jest ona związana ze średnią energią kinetyczną cząstek.
• Energia cieplna zależy od ilości substancji - jest związana z całkowitą energią kinetyczną cząstek.