Mis on temperatuur?

Temperatuur on füüsikaline omadus, mis iseloomustab makroskoopilise süsteemi osakeste keskmist kineetilist energiat termodünaamilises tasakaalus. See on asja omadus, mis kvantifitseerib sooja ja külma mõisted. Soojematel kehadel on kõrgem temperatuur kui jahedamatel.

Temperatuur mängib olulist rolli kõigis loodusteaduste valdkondades - füüsikas, geoloogias, keemias, atmosfääriteadustes ja bioloogias. Ainete paljud füüsikalised omadused, sealhulgas tahke, vedel, gaasiline või plasmafaas, tihedus, lahustuvus, aururõhk ja elektrijuhtivus, sõltuvad temperatuurist. Temperatuur mängib olulist rolli ka keemiliste reaktsioonide kiiruse ja ulatuse määramisel.

Kvantitatiivselt mõõdetakse temperatuuri termomeetritega. Praegu kasutatakse teaduses ja tööstuses kolme temperatuuriskaalat. Neist kaks on SI-süsteemis - Celsiuse ja Kelvini skaala järgi. Fahrenheiti skaalat kasutatakse peamiselt Ameerika Ühendriikides.

Kui kaks erineva temperatuuriga keha kokku puutuvad, toimub nende vahel soojusvahetus, mille tagajärjel soojem keha jahtub ja jahedam keha kuumeneb. Soojusvahetus peatub, kui kehad muutuvad võrdse temperatuuriga. Siis tekib nende vahel termiline tasakaal.

Temperatuur on osakeste soojusliikumise intensiivsuse mõõt. Temperatuuri tõustes muutub Browni liikumine intensiivsemaks. Difusioon toimub kiiremini ka kõrgematel temperatuuridel. Need näited näitavad, et temperatuur on otseselt seotud konstruktsioonielementide kaootilise liikumisega. Kuumutatud kehaosakestel on suurem kineetiline energia - nad liiguvad intensiivsemalt. Kokkupuutel annavad kõrgema temperatuuriga kehaosakesed osa oma kineetilisest energiast jahedama keha osakestesse. See protsess jätkub, kuni osakeste liikumise intensiivsus kahes kehas muutub võrdseks. Kuumuse nähtused on seetõttu seotud konstruktsioonielementide kaootilise liikumisega, mistõttu seda liikumist nimetatakse termiliseks.

Termilise liikumise kaootilisuse tõttu on osakestel mitmesuguseid kineetilisi energiaid. Temperatuuri tõustes suureneb nende kineetilise energiaga osakeste arv, st soojuse liikumine muutub intensiivsemaks.

Temperatuuri langedes väheneb termilise liikumise intensiivsus. Temperatuuri, mille juures osakeste termiline liikumine lõpeb, nimetatakse absoluutseks nulliks. Absoluutne null Celsiuse skaalal vastab temperatuurile -273,16 ° C.

Mis on soojusenergia?

Energia on füüsiline omadus, mis iseloomustab süsteemi võimet keskkonnaseisundit muuta või tööd teostada. Selle võib omistada mis tahes osakesele, objektile või süsteemile. On erinevaid energiavorme, mis sageli kannavad vastava jõu nime.

Süsteemi struktuurielementide (aatomite, molekulide, laetud osakeste) kogu kineetilist energiat nimetatakse soojusenergiaks. See on energiavorm, mis on seotud süsteemi moodustavate konstruktsioonielementide liikumisega.

Keha temperatuuri tõustes suureneb konstruktsioonielementide kineetiline energia. Kineetilise energia suurenemisega suureneb keha soojusenergia. Seetõttu suureneb kehade soojusenergia koos nende temperatuuri tõusuga.

Soojusenergia sõltub keha massist. Võtame näiteks tassi vett ja sama temperatuuriga järve. Samal veetemperatuuril on molekulide keskmine kineetiline energia sama. Kuid järves on molekulide kogus ja vastavalt vee soojusenergia märkimisväärselt suurem.

Soojusenergia kandub üle siis, kui pideva aine süsteemis on temperatuurigradient. Soojusenergiat saab üle kanda juhtivuse, konvektsiooni ja kiirguse teel. See kandub kõrgema temperatuuriga kehaosadest (või süsteemist) osadesse, kus temperatuur on madalam. Protsess jätkub, kuni temperatuur kehas (või süsteemis) on võrdne.

Soojusenergia on tegelikult aine konstruktsioonielementide kineetiline energia. Soojusjuhtivus on vastavalt selle kineetilise energia ülekandumine ja see toimub osakeste kaootilises kokkupõrkes.

Sõltuvalt nende võimest võimaldada soojusenergia hõlpsat liikumist, jagunevad ained juhtideks ja isolaatoriteks. Juhid (nt metallid) võimaldavad soojusenergia hõlpsat liikumist nende kaudu, samas kui isolaatorid (nt plastik) seda ei võimalda.

Peaaegu iga energiaülekanne on seotud soojusenergia eraldumisega.

Soojusenergia mõõtühikuks SI-süsteemis on džaul (J). Teine sageli kasutatav seade on kalorikogus. Soojusenergia, mis vastab energiale temperatuuril 1 K, on ​​1380 × 10–23 J.

Temperatuuri ja soojusenergia erinevus

  1. Definitsioon

Temperatuur: süsteemi struktuurielementide (aatomite, molekulide, laetud osakeste) keskmist kineetilist energiat nimetatakse temperatuuriks.

Soojusenergia: Süsteemi konstruktsioonielementide kogu kineetilist energiat nimetatakse soojusenergiaks.

  1. Väärtused

Temperatuur: temperatuur võib olla positiivne ja negatiivne.

Soojusenergia: soojusenergial on alati positiivsed väärtused.

  1. Mõõtühikud

Temperatuur: temperatuuri mõõdetakse Celsiuse, Kelvini ja Fahrenheiti järgi.

Soojusenergia: soojusenergiat mõõdetakse džaulides ja kalorites.

  1. Kvantitatiivne sõltuvus

Temperatuur: temperatuur ei sõltu aine kogusest - see on seotud osakeste keskmise kineetilise energiaga.

Soojusenergia: soojusenergia sõltub aine kogusest - see on seotud osakeste kogu kineetilise energiaga.

Temperatuur vs soojusenergia: võrdlusdiagramm

Temperatuuri ja soojusenergia kokkuvõte

  • Süsteemi struktuurielementide (aatomite, molekulide, laetud osakeste) keskmist kineetilist energiat nimetatakse temperatuuriks. Süsteemi konstruktsioonielementide kogu kineetilist energiat nimetatakse soojusenergiaks. Temperatuur võib olla positiivne või negatiivne, soojusenergia väärtus on alati positiivne. Temperatuuri mõõdetakse Celsiuse, Kelvini ja Fahrenheiti järgi. Soojusenergiat mõõdetakse džaulides ja kalorites. Temperatuur ei sõltu aine kogusest - see on seotud osakeste keskmise kineetilise energiaga. Soojusenergia sõltub aine kogusest - see on seotud osakeste kogu kineetilise energiaga.

Viited

  • Halliday, D. Resnick. Füüsika alused. Õpik. Hoboken: Wiley. 2004. Trükk.
  • Kuchling, H. Füüsika. Moskva: Mir. 1982. Trükk.
  • Popov, V. Termodünaamika ja statistiline füüsika. Sofia: University Press: St. Kliment Ohridski. 2009. Trükk.
  • Kujutise krediit: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f4/Instrumental_Temperature_Record.png/616px-Instrumental_Temperature_Record.png
  • Kujutise krediit: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/08/NASA_Earth_radiation_thermal_balance_energy_budget_atmosphere.jpg