Toplotna energija proti temperaturi
Toplotna energija in temperatura sta dva pojma, o katerih se razpravlja v fiziki. Ti koncepti se pogosto uporabljajo in obravnavajo v termodinamiki in toploti. Koncepta toplotne energije in temperature igrata zelo pomembno vlogo na področjih, kot so toplota in termodinamika, strojništvo, fizikalna kemija, fizika, astronomija in različna druga področja. V tem članku bomo razpravljali o tem, kaj sta toplotna energija in temperatura, njuni definiciji, uporabi toplotne energije in temperature, dimenzijah in enotah toplotne energije in temperature ter končno o podobnostih in razlikah med toplotno energijo in temperaturo.
Toplotna energija
Toplotna energija, ki je bolj znana kot toplota, je oblika energije. Meri se v joulih. Toplotna energija je notranja energija za določen sistem. Toplotna energija je vzrok za temperaturo sistema. Vsak sistem s temperaturo nad absolutno ničlo ima pozitivno toplotno energijo. Toplotna energija nastane zaradi naključnega gibanja molekul, atomov in elektronov v sistemu. Sami atomi ne vsebujejo toplotne energije, imajo pa kinetično energijo. Ko ti atomi trčijo drug ob drugega in ob stene sistema, sprostijo toplotno energijo kot fotone. Ogrevanje takšnega sistema bo povečalo toplotno energijo sistema.
Toplotna energija je oblika naključne energije, ki ne more opraviti dela, če upoštevamo celoten sistem. Višja kot je toplotna energija sistema, večja bo naključnost sistema. Toplotno energijo lahko pretvorimo v mehansko s pomočjo toplotnega stroja. Teoretično toplotne energije ni mogoče pretvoriti v mehansko s 100-odstotno učinkovitostjo. To je posledica univerzalnega prirastka entropije zaradi cikla toplotnega stroja.
Temperatura
Temperatura je merljiva toplotna lastnost sistema. Meri se v Kelvinih, Celziju ali Fahrenheitu. Enota SI za merjenje temperature je Kelvin.
Toplotna energija sistema je sorazmerna z absolutno temperaturo sistema. Če je sistem pri absolutni ničli (nič kelvinov), je tudi toplotna energija sistema enaka nič. Vendar pa lahko predmet, ki ima višjo temperaturo, prenaša manj toplotne energije. To je zato, ker je toplotna energija odvisna od mase predmeta, toplotne kapacitete predmeta, pa tudi od temperature predmeta.
Kakšna je razlika med temperaturo in toplotno energijo?
• Toplotna energija ni neposredno merljiva količina, medtem ko je temperatura merljiva količina.
• Temperatura predmeta ima lahko negativne vrednosti, odvisno od sistema enot, ki se uporablja za merjenje temperature, vendar toplotna energija sistema ne more biti negativna.
• Temperatura se meri v Kelvinih, medtem ko se toplotna energija meri v Joulih.
• Predmet lahko izgubi ali pridobi toplotno energijo pri prehodu stanja, ne da bi spremenil temperaturo sistema.
