Alla känner till begreppet att vara för varmt eller för kallt eller känna värme från solen på en varm dag, men vad betyder specifikt ordet "värme"? Är det en egendom till något "hett?" Är det samma sak som temperatur? Det visar sig att värme är en mätbar mängd som fysiker precis har definierat.
Vad är värme?
Värme är vad forskare kallar formen för energi som överförs mellan två material med olika temperaturer. Denna överföring av energi sker på grund av skillnader i den genomsnittliga translationella kinetiska energin per molekyl i de två materialen. Värme flödar från materialet med högre temperatur till materialet med lägre temperatur tills värmejämvikt har uppnåtts. SI-värmenheten är joule, där 1 joule \u003d 1 newton × meter.
För att bättre förstå vad som händer när denna energiöverföring sker, föreställ dig följande scenario: Två olika behållare är fyllda med små gummikulor studsar runt. I en av behållarna är bollarnas medelhastighet (och därmed deras genomsnittliga kinetiska energi) mycket större än bollarnas medelhastighet i den andra behållaren (även om hastigheten för en enskild boll kan vara vad som helst vid vilken tidpunkt som helst. eftersom så många kollisioner orsakar en kontinuerlig överföring av energi mellan bollarna.)
Om du placerar dessa behållare så att deras sidor rör vid och sedan tar bort väggarna som skiljer innehållet, vad skulle du förvänta dig att hända?
Bollarna från den första behållaren börjar interagera med bollarna från den andra behållaren. När allt fler kollisioner inträffar mellan bollarna blir gradvis bollarnas medelhastighet samma från båda behållarna. En del av energin från bollarna från den första behållaren överförs till bollarna i den andra behållaren tills denna nya jämvikt har uppnåtts.
Detta är i huvudsak vad som händer på mikroskopisk nivå när två föremål med olika temperatur kommer i kontakt med varandra. Energi från objektet vid högre temperatur överförs i form av värme till objektet med lägre temperatur.
Vad är temperatur?
Temperatur är ett mått på genomsnittlig translationell kinetisk energi per molekyl i ett ämne. I bollen-i-container-analogin är det ett mått på den genomsnittliga kinetiska energin per boll i en given behållare. På molekylnivå vibrerar och vimlar atomer och molekyler. Du kan inte se denna rörelse eftersom den händer i så liten skala.
Vanliga temperaturskalor är Fahrenheit, Celsius och Kelvin, med Kelvin som den vetenskapliga standarden. Fahrenheit-skalan är vanligast i USA. På denna skala fryser vatten vid 32 grader och kokar vid 212 grader. På Celsius-skalan, som är vanlig på de flesta andra platser i världen, fryser vatten vid 0 grader och kokar vid 100 grader.
Den vetenskapliga standarden är dock Kelvin-skalan. Medan storleken på ett steg på Kelvin-skalan är densamma som storleken på en grad på Celsius-skalan, är dess 0-värde inställt på en annan plats. 0 Kelvin är lika med -273,15 grader Celsius.
Varför ett så udda val för 0? Det visar sig att detta är mycket mindre av ett udda val än Celsius-skalans nollvärde. 0 Kelvin är temperaturen vid vilken all molekylrörelse stoppar. Det är teoretiskt möjligt den absolut kallaste temperaturen.
I detta ljus är Kelvin-skalan mycket mer meningsfull än Celsius-skalan. Tänk på hur avståndet mäts till exempel. Det vore konstigt att skapa en avståndsskala där 0-värdet motsvarade 1 m-märket. På en sådan skala, vad skulle det betyda för att något ska vara dubbelt så långt som något annat?
Temperatur kontra intern energi
