Θερμική ενέργεια έναντι θερμοκρασίας
Η θερμική ενέργεια και η θερμοκρασία είναι δύο έννοιες που συζητούνται στη φυσική. Αυτές οι έννοιες χρησιμοποιούνται ευρέως και συζητούνται στη θερμοδυναμική και τη θερμότητα. Οι έννοιες της θερμικής ενέργειας και της θερμοκρασίας παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο σε πεδία όπως η θερμότητα και η θερμοδυναμική, η μηχανολογία, η φυσική χημεία, η φυσική, η αστρονομία και διάφορα άλλα πεδία. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι η θερμική ενέργεια και η θερμοκρασία, οι ορισμοί τους, οι εφαρμογές θερμικής ενέργειας και θερμοκρασίας, οι διαστάσεις και οι μονάδες θερμικής ενέργειας και θερμοκρασίας και τέλος οι ομοιότητες και οι διαφορές μεταξύ θερμικής ενέργειας και θερμοκρασίας.
Θερμική Ενέργεια
Η θερμική ενέργεια, η οποία είναι πιο γνωστή ως θερμότητα, είναι μια μορφή ενέργειας. Μετριέται σε joules. Η θερμική ενέργεια είναι μια εσωτερική ενέργεια για ένα δεδομένο σύστημα. Η θερμική ενέργεια είναι η αιτία για τη θερμοκρασία ενός συστήματος. Κάθε σύστημα που έχει θερμοκρασία πάνω από το απόλυτο μηδέν έχει θετική θερμική ενέργεια. Η θερμική ενέργεια προκύπτει λόγω των τυχαίων κινήσεων των μορίων, των ατόμων και των ηλεκτρονίων του συστήματος. Τα ίδια τα άτομα δεν περιέχουν καμία θερμική ενέργεια, αλλά έχουν κινητικές ενέργειες. Όταν αυτά τα άτομα συγκρούονται μεταξύ τους και με τα τοιχώματα του συστήματος απελευθερώνουν θερμική ενέργεια ως φωτόνια. Η θέρμανση ενός τέτοιου συστήματος θα αυξήσει τη θερμική ενέργεια του συστήματος.
Η θερμική ενέργεια είναι μια μορφή τυχαίας ενέργειας, η οποία δεν είναι σε θέση να λειτουργήσει, όταν ληφθεί υπόψη ολόκληρο το σύστημα. Όσο υψηλότερη είναι η θερμική ενέργεια ενός συστήματος, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η τυχαιότητα του συστήματος. Η θερμική ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε μηχανική ενέργεια χρησιμοποιώντας μια θερμική μηχανή. Θεωρητικά, η θερμική ενέργεια δεν μπορεί να μετατραπεί σε μηχανική ενέργεια με 100% απόδοση. Αυτό οφείλεται στην καθολική αύξηση της εντροπίας λόγω του κύκλου της θερμικής μηχανής.
Θερμοκρασία
Η θερμοκρασία είναι η μετρήσιμη θερμική ιδιότητα ενός συστήματος. Μετριέται σε Κέλβιν, Κελσίου ή Φαρενάιτ. Η μονάδα SI για τη μέτρηση θερμοκρασίας είναι Kelvin.
Η θερμική ενέργεια ενός συστήματος είναι ανάλογη με την απόλυτη θερμοκρασία του συστήματος. Εάν το σύστημα είναι στο απόλυτο μηδέν (μηδέν Κέλβιν), η θερμική ενέργεια του συστήματος είναι επίσης μηδενική. Ωστόσο, ένα αντικείμενο που έχει υψηλότερη θερμοκρασία μπορεί να μεταφέρει λιγότερη θερμική ενέργεια. Αυτό οφείλεται στον λόγο ότι η θερμική ενέργεια εξαρτάται από τη μάζα του αντικειμένου, τη θερμοχωρητικότητα του αντικειμένου, καθώς και τη θερμοκρασία του αντικειμένου.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας και της θερμικής ενέργειας;
• Η θερμική ενέργεια δεν είναι μια άμεσα μετρήσιμη ποσότητα ενώ η θερμοκρασία είναι μια μετρήσιμη ποσότητα.
• Η θερμοκρασία ενός αντικειμένου μπορεί να λάβει αρνητικές τιμές ανάλογα με το σύστημα μονάδας που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, αλλά η θερμική ενέργεια ενός συστήματος δεν μπορεί να είναι αρνητική.
• Η θερμοκρασία μετριέται σε Kelvin ενώ η θερμική ενέργεια μετριέται σε Joule.
• Ένα αντικείμενο μπορεί να χάσει ή να κερδίσει θερμική ενέργεια σε μια μετάβαση κατάστασης χωρίς να αλλάξει η θερμοκρασία του συστήματος.
