Rozdíl mezi teplotou a tepelnou energií

Co je teplota?

Teplota je fyzikální vlastnost charakterizující průměrnou kinetickou energii částic makroskopického systému v termodynamické rovnováze. Je to vlastnost věci, která kvantifikuje koncepty tepla a chladu. Teplejší těla mají vyšší teplotu než ty chladnější.

Teplota hraje důležitou roli ve všech oblastech přírodních věd - fyzika, geologie, chemie, atmosférické vědy a biologie. Mnoho fyzikálních vlastností látek, včetně pevné, kapalné, plynné nebo plazmatické fáze, hustoty, rozpustnosti, tlaku par a elektrické vodivosti, závisí na teplotě. Teplota také hraje důležitou roli při určování rychlosti a rozsahu chemických reakcí.

Kvantitativně se teplota měří pomocí teploměrů. V současné době se ve vědě a průmyslu používají tři teplotní stupnice. Dva z nich jsou v systému SI - stupnice Celsia a Kelvina. Fahrenheitova stupnice se používá hlavně ve Spojených státech.

Když přijdou do kontaktu dvě tělesa s různými teplotami, probíhá mezi nimi výměna tepla, která způsobí, že se teplejší tělo ochladí a chladnější těleso se zahřeje. Výměna tepla se zastaví, když se těla stanou se stejnou teplotou. Pak se mezi nimi vytvoří tepelná rovnováha.

Teplota je míra intenzity tepelného pohybu částic. Brownův pohyb se zvyšuje, když teplota stoupá. K difúzi dochází také rychleji při vyšších teplotách. Tyto příklady ukazují, že teplota přímo souvisí s chaotickým pohybem strukturálních prvků. Částice zahřátých těl mají vyšší kinetickou energii - pohybují se intenzivněji. Při kontaktu částice těla s vyšší teplotou dávají část své kinetické energie částečkám chladicího tělesa. Tento proces pokračuje, dokud není rovnoměrná intenzita pohybu částic ve dvou tělech. Tepelné jevy jsou proto spojeny s chaotickým pohybem strukturálních prvků, proto se tento pohyb nazývá termální.

V důsledku chaotické povahy tepelného pohybu mají částice různé kinetické energie. Když se teplota zvyšuje, zvyšuje se počet částic, které mají větší kinetickou energii, tj. Pohyb tepla je intenzivnější.

Když teplota klesá, klesá intenzita tepelného pohybu. Teplota, při které je tepelný pohyb částic ukončen, se nazývá absolutní nula. Absolutní nula ve stupních Celsia odpovídá teplotě -273,16 ° C.

Co je to tepelná energie?

Energie je fyzická vlastnost, která charakterizuje schopnost systému měnit stav prostředí nebo vykonávat práci. Lze ji připsat libovolné částici, objektu nebo systému. Existují různé formy energie, které často nesou název příslušné síly.

Celková kinetická energie strukturálních prvků systému (atomy, molekuly, nabité částice) se nazývá tepelná energie. Je to forma energie spojená s pohybem strukturálních prvků, které tvoří systém.

Jak se teplota těla zvyšuje, zvyšuje se kinetická energie strukturálních prvků. Jak se kinetická energie zvyšuje, zvyšuje se tepelná energie těla. Tepelná energie těl se proto zvyšuje se zvyšováním jejich teploty.

Tepelná energie závisí na tělesné hmotnosti. Vezměme si například šálek vody a jezero se stejnou teplotou. Při stejné teplotě vody je průměrná kinetická energie molekul stejná. Ale v jezeře je množství molekul, respektive tepelná energie vody, podstatně větší.

K přenosu tepelné energie dochází vždy, když v systému spojité hmoty existuje teplotní gradient. Tepelná energie může být přenášena vedením, konvekcí a zářením. Přenáší se z částí těla (nebo systému) s vyšší teplotou do částí, kde je teplota nižší. Proces pokračuje, dokud se teplota v těle (nebo systému) nerovná.

Tepelná energie je ve skutečnosti kinetická energie strukturálních prvků hmoty. Tepelná vodivost je, v tomto pořadí, přenos této kinetické energie a vyskytuje se v chaotických srážkách částic.

V závislosti na jejich schopnosti umožnit snadný pohyb tepelné energie se látky dělí na vodiče a izolátory. Vodiče (např. Kovy) umožňují snadný pohyb tepelné energie skrz ně, zatímco izolátory (např. Plast) to neumožňují.

Téměř každý přenos energie souvisí s uvolňováním tepelné energie.

Jednotkou měření tepelné energie v systému SI je Joule (J). Další často používanou jednotkou je Calorie. Tepelná energie odpovídající energii při teplotě 1 K je 1 380 × 10^-23 J.