Razlika med temperaturo in toplotno energijo

Kaj je temperatura?

Temperatura je fizikalna lastnost, ki označuje povprečno kinetično energijo delcev makroskopskega sistema v termodinamičnem ravnovesju. To je lastnost zadeve, ki količinsko opredeljuje pojme toplo in hladno. Toplejša telesa imajo višjo temperaturo kot hladnejša.

Temperatura ima pomembno vlogo na vseh področjih naravoslovja - fiziki, geologiji, kemiji, atmosferskih znanosti in biologiji. Številne fizikalne lastnosti snovi, vključno s trdno, tekočo, plinasto ali plazemsko fazo, gostoto, topnostjo, parnim tlakom in električno prevodnostjo, so odvisne od temperature. Temperatura ima pomembno vlogo tudi pri določanju hitrosti in obsega kemičnih reakcij.

Kvantitativno merimo temperaturo s termometri. V znanosti in industriji se trenutno uporabljajo tri temperaturne lestvice. Dve od njih sta v sistemu SI - Celzijeva in Kelvinova lestvica. Fahrenheitska lestvica se večinoma uporablja v ZDA.

Ko prideta v stik dve telesi z različnimi temperaturami, med njima poteka izmenjava toplote, zaradi česar se toplejše telo ohladi, hladnejše telo pa segreje. Izmenjava toplote se ustavi, ko telesa postanejo z enako temperaturo. Nato se med njimi vzpostavi toplotno ravnovesje.

Temperatura je merilo intenzivnosti toplotnega gibanja delcev. Brownovo gibanje postane bolj intenzivno, ko se temperatura dvigne. Tudi pri višjih temperaturah se difuzija hitreje pojavi. Ti primeri kažejo, da je temperatura neposredno povezana s kaotičnim gibanjem strukturnih elementov. Delci segretih teles imajo višjo kinetično energijo - gibljejo se bolj intenzivno. Delci telesa z višjo temperaturo v stiku oddajo delček svoje kinetične energije delcem hladnejšega telesa. Ta proces se nadaljuje, dokler intenzivnost gibanja delcev v obeh telesih ne postane enaka. Toplotni pojavi so torej povezani s kaotičnim gibanjem strukturnih elementov, zato to gibanje imenujemo toplotno.

Zaradi kaotičnosti toplotnega gibanja imajo delci različne kinetične energije. Ko se temperatura povečuje, se poveča število delcev, ki imajo večjo kinetično energijo, tj. Gibanje toplote postane intenzivnejše.

Ko se temperatura zmanjša, se intenzivnost toplotnega gibanja zmanjša. Temperatura, pri kateri se toplotno gibanje delcev konča, se imenuje absolutna nič. Absolutna nič na Celzijevi lestvici ustreza temperaturi -273,16 ° C.

Kaj je toplotna energija?

Energija je fizična lastnost, ki označuje sposobnost sistema, da spremeni stanje v okolju ali izvaja delo. Lahko ga pripišemo kateremu koli delcu, predmetu ali sistemu. Obstajajo različne oblike energije, ki pogosto nosijo ime ustrezne sile.

Skupno kinetično energijo strukturnih elementov sistema (atomov, molekul, nabitih delcev) imenujemo toplotna energija. To je oblika energije, povezana z gibanjem strukturnih elementov, ki sestavljajo sistem.

Ko se temperatura telesa povečuje, se kinetična energija strukturnih elementov povečuje. Ko se kinetična energija povečuje, se telesna toplotna energija povečuje. Zato se toplotna energija teles povečuje s povečanjem njihove temperature.

Toplotna energija je odvisna od telesne mase. Vzemimo za primer skodelico vode in jezero z enako temperaturo. Pri isti temperaturi vode je povprečna kinetična energija molekul enaka. Toda v jezeru sta količina molekul in toplotna energija vode bistveno večja.

Prenos toplotne energije se zgodi, kadar obstaja temperaturni gradient v sistemu neprekinjene snovi. Toplotna energija se lahko prenese s prevodnostjo, konvekcijo in sevanjem. Prenaša se iz delov telesa (ali sistema) z višjo temperaturo na dele, kjer je temperatura nižja. Postopek se nadaljuje, dokler se temperatura v telesu (ali sistemu) ne izenači.

Toplotna energija je dejansko kinetična energija strukturnih elementov materije. Toplotna prevodnost je prenos te kinetične energije in nastane pri kaotičnih trkih delcev.

Glede na zmožnost lažjega gibanja toplotne energije se snovi delijo na prevodnike in izolatorje. Vodniki (npr. Kovine) omogočajo enostavno gibanje toplotne energije skozi njih, medtem ko izolatorji (npr. Plastika) tega ne omogočajo.

Skoraj vsak prenos energije je povezan s sproščanjem toplotne energije.

Merska enota toplotne energije v sistemu SI je Joule (J). Druga pogosto uporabljena enota je kalorija. Toplotna energija, ki ustreza energiji pri temperaturi 1 K, je 1380 × 10^-23 J.

Razlika med temperaturo in toplotno energijo

1. Opredelitev

Temperatura: Povprečno kinetično energijo strukturnih elementov sistema (atomov, molekul, nabitih delcev) imenujemo temperatura.

Termalna energija: Skupna kinetična energija strukturnih elementov sistema se imenuje toplotna energija.

2. Vrednote

Temperatura: Temperatura je lahko pozitivna in negativna.

Termalna energija: Toplotna energija ima vedno pozitivne vrednosti.

3. Merske enote

Temperatura: Temperatura se meri v Celzijusu, Kelvinu in Fahrenheitu.

Termalna energija: Toplotna energija se meri v Joule in Calorie.

4. Kvantitativna odvisnost

Temperatura: Temperatura ni odvisna od količine snovi - povezana je s povprečno kinetično energijo delcev.

Termalna energija: Toplotna energija je odvisna od količine snovi - povezana je s skupno kinetično energijo delcev.

Temperatura v primerjavi s toplotno energijo: primerjalni grafikon

Povzetek temperature proti toplotni energiji

• Povprečno kinetično energijo strukturnih elementov sistema (atomov, molekul, nabitih delcev) imenujemo temperatura.
• Skupna kinetična energija strukturnih elementov sistema se imenuje toplotna energija.
• Temperatura je lahko pozitivna ali negativna, medtem ko ima toplotna energija vedno pozitivne vrednosti.
• Temperatura se meri v Celzijusu, Kelvinu in Fahrenheitu. Toplotna energija se meri v Joule in Calorie.
• Temperatura ni odvisna od količine snovi - povezana je s povprečno kinetično energijo delcev.
• Toplotna energija je odvisna od količine snovi - povezana je s skupno kinetično energijo delcev.