Energia cieplna a temperatura
Energia cieplna i temperatura to dwa pojęcia omawiane w fizyce. Koncepcje te są szeroko stosowane i omawiane w termodynamice i cieple. Pojęcia energii cieplnej i temperatury odgrywają bardzo ważną rolę w dziedzinach takich jak ciepło i termodynamika, inżynieria mechaniczna, chemia fizyczna, fizyka, astronomia i wiele innych dziedzin. W tym artykule omówimy, czym jest energia cieplna i temperatura, ich definicje, zastosowania energii cieplnej i temperatury, wymiary i jednostki energii cieplnej i temperatury, wreszcie podobieństwa i różnice między energią cieplną a temperaturą.
Energia cieplna
Energia cieplna, powszechnie znana jako ciepło, jest formą energii. Jest mierzony w dżulach. Energia cieplna to energia wewnętrzna danego systemu. Energia cieplna jest przyczyną temperatury systemu. Każdy system mający temperaturę powyżej zera bezwzględnego ma dodatnią energię cieplną. Energia cieplna powstaje w wyniku losowych ruchów cząsteczek, atomów i elektronów układu. Same atomy nie zawierają energii cieplnej, ale mają energię kinetyczną. Kiedy te atomy zderzają się ze sobą i ze ścianami układu, uwalniają energię cieplną w postaci fotonów. Ogrzewanie takiego systemu zwiększy energię cieplną systemu.
Energia termiczna jest formą losowej energii, która nie jest w stanie działać, gdy weźmie się pod uwagę cały system. Im wyższa energia cieplna systemu, tym wyższa będzie losowość systemu. Energię cieplną można zamienić na energię mechaniczną za pomocą silnika cieplnego. Teoretycznie energia cieplna nie może zostać zamieniona na energię mechaniczną ze 100% sprawnością. Wynika to z uniwersalnego przyrostu entropii spowodowanego cyklem silnika cieplnego.
Temperatura
Temperatura to mierzalna właściwość cieplna systemu. Jest mierzony w stopniach Kelvina, Celsjusza lub Fahrenheita. Jednostką SI do pomiaru temperatury jest Kelvin.
Energia cieplna systemu jest proporcjonalna do bezwzględnej temperatury systemu. Jeśli system ma zero absolutne (zero kelwinów), energia cieplna systemu również wynosi zero. Jednak obiekt o wyższej temperaturze może przenosić mniejszą energię cieplną. Wynika to z tego, że energia cieplna zależy od masy obiektu, pojemności cieplnej obiektu, a także temperatury obiektu.
Jaka jest różnica między temperaturą a energią cieplną?
• Energia cieplna nie jest wielkością bezpośrednio mierzalną, podczas gdy temperatura jest wielkością mierzalną.
• Temperatura obiektu może przyjmować wartości ujemne w zależności od systemu jednostek używanego do pomiaru temperatury, ale energia cieplna systemu nie może być ujemna.
• Temperatura jest mierzona w kelwinach, a energia cieplna w dżulach.
• Obiekt może stracić lub zyskać energię cieplną podczas zmiany stanu bez zmiany temperatury systemu.
