Rozdiel medzi teplotou a tepelnou energiou

Čo je teplota?

Teplota je fyzikálna vlastnosť charakterizujúca priemernú kinetickú energiu častíc makroskopického systému v termodynamickej rovnováhe. Je to vlastnosť veci, ktorá kvantifikuje koncepcie tepla a chladu. Teplejšie telá majú vyššiu teplotu ako chladnejšie.

Teplota zohráva dôležitú úlohu vo všetkých oblastiach prírodných vied - fyzika, geológia, chémia, atmosférické vedy a biológia. Mnohé z fyzikálnych vlastností látok, vrátane tuhej, kvapalnej, plynnej alebo plazmatickej fázy, hustoty, rozpustnosti, tlaku pary a elektrickej vodivosti, závisia od teploty. Teplota tiež zohráva dôležitú úlohu pri určovaní rýchlosti a rozsahu chemických reakcií.

Kvantitatívne sa teplota meria pomocou teplomerov. V súčasnosti sa vo vede a priemysle používajú tri teplotné stupnice. Dvaja z nich sú v systéme SI - stupnice Celzia a Kelvin. Fahrenheitova stupnica sa používa hlavne v Spojených štátoch.

Keď prídu do kontaktu dve telá s rôznymi teplotami, medzi nimi dôjde k výmene tepla, čo spôsobí ochladenie teplejšieho telesa a zahriatie chladnejšieho telesa. Výmena tepla sa zastaví, keď sa telá stanú rovnakými teplotami. Potom sa medzi nimi vytvorí tepelná rovnováha.

Teplota je miera intenzity tepelného pohybu častíc. Brownov pohyb sa zvyšuje, keď teplota stúpa. K difúzii dochádza tiež rýchlejšie pri vyšších teplotách. Tieto príklady ukazujú, že teplota priamo súvisí s chaotickým pohybom štruktúrnych prvkov. Častice zahrievaných telies majú vyššiu kinetickú energiu - pohybujú sa intenzívnejšie. Pri kontakte častice tela s vyššou teplotou dávajú častici svojej kinetickej energie častice chladiaceho telesa. Tento proces pokračuje, až kým sa nestane rovnaká intenzita pohybu častíc v oboch telách. Tepelné javy sú preto spojené s chaotickým pohybom štruktúrnych prvkov, a preto sa tento pohyb nazýva termálny.

V dôsledku chaotickej povahy tepelného pohybu majú častice rôzne kinetické energie. Keď teplota stúpa, zvyšuje sa počet častíc, ktoré majú väčšiu kinetickú energiu, t.j. pohyb tepla je intenzívnejší.

Keď teplota klesá, intenzita tepelného pohybu klesá. Teplota, pri ktorej je tepelný pohyb častíc ukončený, sa nazýva absolútna nula. Absolútna nula na stupnici Celzia zodpovedá teplote -273,16 ° C.

Čo je to tepelná energia?

Energia je fyzická vlastnosť, ktorá charakterizuje schopnosť systému meniť stav životného prostredia alebo vykonávať prácu. Možno ho pripísať ktorejkoľvek častici, objektu alebo systému. Existujú rôzne formy energie, ktoré často nesú názov príslušnej sily.

Celková kinetická energia štruktúrnych prvkov systému (atómy, molekuly, nabité častice) sa nazýva tepelná energia. Je to forma energie spojená s pohybom štruktúrnych prvkov, ktoré tvoria systém.

Ako sa teplota tela zvyšuje, kinetická energia štruktúrnych prvkov sa zvyšuje. So zvyšovaním kinetickej energie sa zvyšuje tepelná energia tela. Preto sa tepelná energia telies zvyšuje so zvyšovaním ich teploty.

Tepelná energia závisí od telesnej hmotnosti. Vezmime si napríklad šálku vody a jazero s rovnakou teplotou. Pri rovnakej teplote vody je priemerná kinetická energia molekúl rovnaká. Ale v jazere je množstvo molekúl, respektíve tepelná energia vody, podstatne väčšie.

K prenosu tepelnej energie dochádza vždy, keď v systéme súvislej hmoty existuje teplotný gradient. Tepelná energia sa môže prenášať vedením, prúdením a žiarením. Prenáša sa z častí tela (alebo systému) s vyššou teplotou do častí, kde je teplota nižšia. Proces pokračuje, kým sa teplota v tele (alebo systéme) nerovná.

Tepelná energia je vlastne kinetická energia štruktúrnych prvkov hmoty. Tepelná vodivosť predstavuje prenos tejto kinetickej energie a vyskytuje sa v chaotických zrážkach častíc.

V závislosti od ich schopnosti umožniť ľahký pohyb tepelnej energie sa látky rozdelia na vodiče a izolátory. Vodiče (napr. Kovy) umožňujú ľahký pohyb tepelnej energie cez ne, zatiaľ čo izolátory (napr. Plast) to neumožňujú.

Takmer každý prenos energie súvisí s uvoľňovaním tepelnej energie.

Merná jednotka tepelnej energie v systéme SI je Joule (J). Ďalšou často používanou jednotkou je Calorie. Tepelná energia zodpovedajúca energii pri teplote 1 K je 1 380 × 10^-23 J.