Різниця між температурою та тепловою енергією

Що таке температура?

Температура - фізична властивість, що характеризує середню кінетичну енергію частинок макроскопічної системи в термодинамічній рівновазі. Це властивість матерії, яка кількісно оцінює поняття тепла і холодної. Тепліші тіла мають більш високу температуру, ніж більш холодні.

Температура відіграє важливу роль у всіх природничих науках - фізиці, геології, хімії, атмосферних науках та біології. Багато фізичних властивостей речовин, включаючи тверду, рідку, газоподібну або плазмову фазу, щільність, розчинність, тиск пари та електропровідність, залежать від температури. Температура також відіграє важливу роль у визначенні швидкості та обсягу хімічних реакцій.

Кількісно вимірюють температуру термометрами. В даний час в науці та промисловості застосовуються три шкали температури. Дві з них знаходяться в системі СІ - цельсія Цельсія і Кельвіна. Шкала Фаренгейта в основному використовується в США.

Коли два тіла з різною температурою стикаються, між ними відбувається обмін теплом, внаслідок чого тепліше охолоджується, а тіло холодніше нагрівається. Теплообмін припиняється, коли тіла стають з однаковою температурою. Тоді між ними встановлюється теплова рівновага.

Температура - це міра інтенсивності теплового руху частинок. Рух Брауна стає більш інтенсивним, коли температура підвищується. Дифузія також відбувається швидше при більш високих температурах. Ці приклади показують, що температура безпосередньо пов'язана з хаотичним рухом структурних елементів. Частинки нагрітих тіл мають більшу кінетичну енергію - вони рухаються більш інтенсивно. При контакті частинки тіла з більш високою температурою віддають частинку своєї кінетичної енергії частинкам кулерного тіла. Цей процес триває до тих пір, поки інтенсивність руху частинок у двох тілах не стане рівною. Тому теплові явища пов'язані з хаотичним рухом структурних елементів, саме тому цей рух називають тепловим.

Через хаотичну природу теплового руху частинки мають різноманітну кінетичну енергію. Зі збільшенням температури кількість частинок, які мають більшу кінетичну енергію, збільшується, тобто рух тепла стає більш інтенсивним.

При зниженні температури інтенсивність теплового руху зменшується. Температуру, при якій тепловий рух частинок припиняється, називають абсолютним нулем. Абсолютний нуль за шкалою Цельсія відповідає температурі -273,16 ° C.

Що таке теплова енергія?

Енергія - це фізична властивість, яка характеризує здатність системи змінювати стан навколишнього середовища або виконувати роботу. Його можна віднести до будь-якої частинки, об’єкта чи системи. Існують різні форми енергії, які часто носять назву відповідної сили.

Загальна кінетична енергія структурних елементів системи (атомів, молекул, заряджених частинок) називається тепловою енергією. Це форма енергії, пов'язана з рухом структурних елементів, що складають систему.

Зі збільшенням температури тіла зростає кінетична енергія структурних елементів. Зі збільшенням кінетичної енергії теплова енергія організму збільшується. Тому теплова енергія тіл збільшується зі збільшенням їх температури.

Теплова енергія залежить від маси тіла. Візьмемо, наприклад, чашку води та озеро з однаковою температурою. При однаковій температурі води середня кінетична енергія молекул однакова. Але в озері кількість молекул і, відповідно, теплова енергія води значно більша.

Передача теплової енергії відбувається всякий раз, коли в системі безперервної речовини існує градієнт температури. Теплова енергія може передаватися провідністю, конвекцією та випромінюванням. Він передається від частин тіла (або системи) з більш високою температурою до частин, де температура нижча. Процес триває до тих пір, поки температура в тілі (або системі) не зрівняється.

Теплова енергія - це фактично кінетична енергія структурних елементів речовини. Теплопровідність - це, відповідно, передача цієї кінетичної енергії і відбувається при хаотичному зіткненні частинок.

Залежно від їх здатності дозволити легкий рух теплової енергії речовини поділяють на провідники та ізолятори. Провідники (наприклад, метали) дозволяють легко переміщувати теплову енергію через них, тоді як ізолятори (наприклад, пластик) не дозволяють цього.

Майже кожен перенос енергії пов'язаний з виділенням теплової енергії.

Одиницею вимірювання теплової енергії в системі СІ є Джоул (Дж). Ще одна часто використовувана одиниця - калорійність. Теплова енергія, відповідна енергії при температурі 1 К, становить 1380 × 10^-23 J.

Різниця між температурою та тепловою енергією

1. Визначення

Температура: Середня кінетична енергія структурних елементів системи (атомів, молекул, заряджених частинок) називається температурою.

Термальна енергія: Загальна кінетична енергія структурних елементів системи називається тепловою енергією.

2. Цінності

Температура: Температура може бути позитивною і негативною.

Термальна енергія: Теплова енергія завжди має позитивні значення.

3. Одиниці вимірювання

Температура: Температуру вимірюють у Цельсію, Кельвіні та Фаренгейті.

Термальна енергія: Теплова енергія вимірюється в Джоулі та Калорії.

4. Кількісна залежність

Температура: Температура не залежить від кількості речовини - вона пов'язана із середньою кінетичною енергією частинок.

Термальна енергія: Теплова енергія залежить від кількості речовини - вона пов'язана із загальною кінетичною енергією частинок.

Температура проти теплової енергії: порівняльна діаграма

Підсумок температури та теплової енергії

• Середня кінетична енергія структурних елементів системи (атомів, молекул, заряджених частинок) називається температурою.
• Загальна кінетична енергія структурних елементів системи називається тепловою енергією.
• Температура може бути позитивною чи негативною, тоді як теплова енергія завжди має позитивні значення.
• Температуру вимірюють у Цельсію, Кельвіні та Фаренгейті. Теплова енергія вимірюється в Джоулі та Калорії.
• Температура не залежить від кількості речовини - вона пов'язана із середньою кінетичною енергією частинок.
• Теплова енергія залежить від кількості речовини - вона пов'язана із загальною кінетичною енергією частинок.