Atšķirība starp temperatūru un siltumenerģiju

Kas ir temperatūra?

Temperatūra ir fizikāls īpašums, kas raksturo makroskopiskās sistēmas daļiņu vidējo kinētisko enerģiju termodinamiskajā līdzsvarā. Tā ir lietas īpašība, kas kvantitatīvi raksturo jēdzienus silts un auksts. Siltāku ķermeņu temperatūra ir augstāka nekā vēsāku.

Temperatūrai ir liela nozīme visās dabaszinātņu jomās - fizikā, ģeoloģijā, ķīmijā, atmosfēras zinātnēs un bioloģijā. Daudzas no vielu fizikālajām īpašībām, ieskaitot cieto, šķidro, gāzveida vai plazmas fāzi, blīvumu, šķīdību, tvaika spiedienu un elektrisko vadītspēju, ir atkarīgas no temperatūras. Temperatūrai ir liela nozīme arī ķīmisko reakciju ātruma un apjoma noteikšanā.

Kvantitatīvi temperatūru mēra ar termometriem. Patlaban zinātnē un rūpniecībā tiek izmantotas trīs temperatūras skalas. Divas no tām atrodas SI sistēmā - Celsija un Kelvina skalas. Farenheita skalu galvenokārt izmanto Amerikas Savienotajās Valstīs.

Kad divi ķermeņi ar atšķirīgu temperatūru nonāk saskarē, starp tiem notiek siltuma apmaiņa, liekot siltākam ķermenim atdzist un vēsākam ķermenim sakarst. Siltuma apmaiņa apstājas, kad ķermeņi kļūst ar vienādu temperatūru. Tad starp tām tiek izveidots termiskais līdzsvars.

Temperatūra ir daļiņu siltuma kustības intensitātes mērs. Brauna kustība kļūst intensīvāka, paaugstinoties temperatūrai. Arī difūzija notiek ātrāk augstā temperatūrā. Šie piemēri rāda, ka temperatūra ir tieši saistīta ar struktūras elementu haotisko kustību. Uzkarsēto ķermeņu daļiņām ir augstāka kinētiskā enerģija - tās pārvietojas intensīvāk. Saskaroties, ķermeņa daļiņas ar augstāku temperatūru daļu savas kinētiskās enerģijas izdala vēsāka ķermeņa daļiņām. Šis process turpinās, līdz daļiņu kustības intensitāte divos ķermeņos kļūst vienāda. Tāpēc karstuma parādības ir saistītas ar struktūras elementu haotisko kustību, tāpēc šo kustību sauc par termisko.

Sakarā ar termiskās kustības haotisko raksturu daļiņām ir dažādas kinētiskās enerģijas. Palielinoties temperatūrai, palielinās to daļiņu skaits, kurām ir lielāka kinētiskā enerģija, t.i., siltuma kustība kļūst intensīvāka.

Samazinoties temperatūrai, samazinās termiskās kustības intensitāte. Temperatūru, kurā beidzas daļiņu termiskā kustība, sauc par absolūto nulli. Absolūtā nulle pēc Celsija skalas atbilst temperatūrai -273,16 ° C.

Kas ir siltumenerģija?

Enerģija ir fizisks īpašums, kas raksturo sistēmas spēju mainīt vides stāvokli vai veikt darbu. To var attiecināt uz jebkuru daļiņu, objektu vai sistēmu. Ir dažādas enerģijas formas, kurām bieži ir attiecīgā spēka nosaukums.

Sistēmas strukturālo elementu (atomu, molekulu, lādētu daļiņu) kopējo kinētisko enerģiju sauc par siltumenerģiju. Tas ir enerģijas veids, kas saistīts ar struktūras veidojošo elementu kustību.

Palielinoties ķermeņa temperatūrai, palielinās struktūras elementu kinētiskā enerģija. Palielinoties kinētiskajai enerģijai, palielinās ķermeņa siltumenerģija. Tāpēc ķermeņu siltumenerģija palielinās, palielinoties to temperatūrai.

Siltuma enerģija ir atkarīga no ķermeņa masas. Ņemsim, piemēram, tasi ūdens un ezeru ar tādu pašu temperatūru. Tajā pašā ūdens temperatūrā molekulu vidējā kinētiskā enerģija ir vienāda. Bet ezerā molekulu daudzums un attiecīgi ūdens siltumenerģija ir ievērojami lielāki.

Siltumenerģijas pārnešana notiek vienmēr, kad pastāvīgas vielas sistēmā pastāv temperatūras gradients. Siltumenerģiju var pārnest ar vadību, konvekciju un radiāciju. To pārraida no ķermeņa (vai sistēmas) daļām ar augstāku temperatūru uz tām vietām, kur temperatūra ir zemāka. Process turpinās, līdz temperatūra ķermenī (vai sistēmā) ir vienāda.

Siltumenerģija faktiski ir vielas strukturālo elementu kinētiskā enerģija. Siltumvadītspēja ir attiecīgi šīs kinētiskās enerģijas pārnešana un notiek daļiņu haotiskajās sadursmēs.

Vielas tiek sadalītas vados un izolatoros atkarībā no to spējas ļaut viegli pārvietot siltumenerģiju. Vada vadītāji (piemēram, metāli) ļauj ērti izvadīt siltumenerģiju caur tiem, savukārt izolatori (piemēram, plastmasa) to neļauj..

Gandrīz katrs enerģijas pārnesums ir saistīts ar siltumenerģijas izdalīšanos.

Siltumenerģijas mērvienība SI sistēmā ir džouls (J). Vēl viena bieži izmantota vienība ir kalorija. Siltumenerģija, kas atbilst enerģijai 1 K temperatūrā, ir 1380 × 10^-23 Dž.

Atšķirība starp temperatūru un siltumenerģiju

1. Definīcija

Temperatūra: Sistēmas strukturālo elementu (atomu, molekulu, lādētu daļiņu) vidējo kinētisko enerģiju sauc par temperatūru.

Siltumenerģija: Sistēmas strukturālo elementu kopējo kinētisko enerģiju sauc par siltumenerģiju.

2. Vērtības

Temperatūra: Temperatūra var būt pozitīva un negatīva.

Siltumenerģija: Siltumenerģijai vienmēr ir pozitīvas vērtības.

3. Mērvienības

Temperatūra: Temperatūru mēra pēc Celsija, Kelvina un Fārenheita.

Siltumenerģija: Siltumenerģiju mēra džoulā un kalorijās.

4. Kvantitatīvā atkarība

Temperatūra: Temperatūra nav atkarīga no vielas daudzuma - tā ir saistīta ar daļiņu vidējo kinētisko enerģiju.

Siltumenerģija: Siltumenerģija ir atkarīga no vielas daudzuma - tā ir saistīta ar kopējo daļiņu kinētisko enerģiju.

Temperatūra un siltumenerģija: salīdzināšanas tabula

Temperatūras un siltumenerģijas kopsavilkums

• Sistēmas strukturālo elementu (atomu, molekulu, lādētu daļiņu) vidējo kinētisko enerģiju sauc par temperatūru.
• Sistēmas strukturālo elementu kopējo kinētisko enerģiju sauc par siltumenerģiju.
• Temperatūra var būt pozitīva vai negatīva, savukārt siltumenerģijai vienmēr ir pozitīvas vērtības.
• Temperatūru mēra pēc Celsija, Kelvina un Fārenheita. Siltumenerģiju mēra džoulā un kalorijās.
• Temperatūra nav atkarīga no vielas daudzuma - tā ir saistīta ar daļiņu vidējo kinētisko enerģiju.
• Siltumenerģija ir atkarīga no vielas daudzuma - tā ir saistīta ar kopējo daļiņu kinētisko enerģiju.