Sự khác biệt giữa nhiệt độ và năng lượng nhiệt

Nhiệt độ là gì?

Nhiệt độ là một tính chất vật lý, đặc trưng cho động năng trung bình của các hạt của hệ vĩ mô ở trạng thái cân bằng nhiệt động. Nó là một tính chất của vật chất, định lượng các khái niệm ấm và lạnh. Cơ thể ấm hơn có nhiệt độ cao hơn so với những người mát mẻ.

Nhiệt độ đóng một vai trò quan trọng trong tất cả các lĩnh vực của khoa học tự nhiên - vật lý, địa chất, hóa học, khoa học khí quyển và sinh học. Nhiều tính chất vật lý của các chất, bao gồm pha rắn, lỏng, khí hoặc pha plasma, mật độ, độ hòa tan, áp suất hơi và độ dẫn điện, phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định tốc độ và phạm vi của các phản ứng hóa học.

Định lượng nhiệt độ được đo bằng nhiệt kế. Ba thang đo nhiệt độ hiện đang được sử dụng trong khoa học và công nghiệp. Hai trong số chúng nằm trên hệ thống SI - thang đo Celsius và Kelvin. Thang đo Fahrenheit chủ yếu được sử dụng ở Hoa Kỳ.

Khi hai cơ thể có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc, trao đổi nhiệt diễn ra giữa chúng, làm cho cơ thể ấm hơn hạ nhiệt và cơ thể mát hơn nóng lên. Sự trao đổi nhiệt dừng lại khi các cơ thể trở nên có nhiệt độ bằng nhau. Sau đó cân bằng nhiệt được thiết lập giữa chúng.

Nhiệt độ là thước đo cường độ chuyển động nhiệt của các hạt. Chuyển động của Brown trở nên dữ dội hơn khi nhiệt độ tăng. Khuếch tán cũng xảy ra nhanh hơn ở nhiệt độ cao. Những ví dụ này cho thấy nhiệt độ có liên quan trực tiếp đến chuyển động hỗn loạn của các yếu tố cấu trúc. Các hạt của cơ thể nóng có động năng cao hơn - chúng di chuyển mạnh hơn. Khi tiếp xúc, các hạt của cơ thể có nhiệt độ cao hơn sẽ tạo ra một số động năng của chúng đối với các hạt của cơ thể mát hơn. Quá trình này tiếp tục cho đến khi cường độ chuyển động của các hạt trong hai cơ thể trở nên bằng nhau. Do đó hiện tượng nhiệt liên quan đến sự chuyển động hỗn loạn của các yếu tố cấu trúc, đó là lý do tại sao chuyển động này được gọi là nhiệt.

Do tính chất hỗn loạn của chuyển động nhiệt, các hạt có nhiều động năng. Khi nhiệt độ tăng, số lượng hạt có động năng lớn hơn sẽ tăng, tức là, sự chuyển động nhiệt trở nên mãnh liệt hơn.

Khi nhiệt độ giảm cường độ chuyển động nhiệt giảm. Nhiệt độ tại đó chuyển động nhiệt của các hạt kết thúc được gọi là không tuyệt đối. Độ không tuyệt đối trên thang đo Celsius tương ứng với nhiệt độ -273,16 ° C.

Nhiệt năng là gì?

Năng lượng là một thuộc tính vật lý đặc trưng cho khả năng của một hệ thống thay đổi trạng thái của môi trường hoặc thực hiện công việc. Nó có thể được quy cho bất kỳ hạt, đối tượng hoặc hệ thống. Có nhiều dạng năng lượng khác nhau, thường mang tên của lực tương ứng.

Tổng động năng của các phần tử cấu trúc của một hệ (nguyên tử, phân tử, hạt tích điện) được gọi là năng lượng nhiệt. Nó là một dạng năng lượng liên quan đến sự chuyển động của các yếu tố cấu trúc tạo nên hệ thống.

Khi nhiệt độ của cơ thể tăng lên, động năng của các yếu tố cấu trúc tăng lên. Khi động năng tăng, năng lượng nhiệt của cơ thể tăng. Do đó, năng lượng nhiệt của cơ thể tăng lên cùng với sự gia tăng nhiệt độ của chúng.

Năng lượng nhiệt phụ thuộc vào khối lượng cơ thể. Ví dụ, hãy lấy một cốc nước và hồ có cùng nhiệt độ. Ở cùng nhiệt độ nước, động năng trung bình của các phân tử là như nhau. Nhưng trong hồ, số lượng phân tử và tương ứng, năng lượng nhiệt của nước lớn hơn đáng kể.

Truyền năng lượng nhiệt xảy ra bất cứ khi nào một gradient nhiệt độ tồn tại trong một hệ thống vật chất liên tục. Năng lượng nhiệt có thể được truyền bằng cách dẫn, đối lưu và bức xạ. Nó được truyền từ các bộ phận của cơ thể (hoặc hệ thống) với nhiệt độ cao hơn đến các bộ phận có nhiệt độ thấp hơn. Quá trình tiếp tục cho đến khi nhiệt độ trong cơ thể (hoặc hệ thống) bằng.

Năng lượng nhiệt thực sự là động năng của các yếu tố cấu trúc của vật chất. Độ dẫn nhiệt tương ứng là sự truyền động năng này và xảy ra trong các va chạm hỗn loạn của các hạt.

Tùy thuộc vào khả năng cho phép di chuyển dễ dàng của năng lượng nhiệt, các chất được chia thành các chất dẫn điện và chất cách điện. Các dây dẫn (ví dụ: kim loại) cho phép dễ dàng di chuyển năng lượng nhiệt qua chúng, trong khi các chất cách điện (ví dụ như nhựa) không cho phép nó.

Gần như mọi sự truyền năng lượng đều liên quan đến việc giải phóng năng lượng nhiệt.

Đơn vị đo năng lượng nhiệt trên hệ SI là Joule (J). Một đơn vị thường được sử dụng là Calorie. Năng lượng nhiệt tương ứng với năng lượng ở nhiệt độ 1 K là 1.380 × 10^-23 J.