Всеки има усещане за разликата между „горещо“ и „студено“, поне в относителна скала като температурата. Ако поставите литър вода, която е стояла на плота със стайна температура в нормално функциониращ хладилник, ще стане по-студено. Ако вместо това го поставите в микровълнова фурна, поставена на висока за три минути, тя ще стане по-топла.
Тъй като "горещо" и "студено" са субективни термини и могат да означават различни неща за различните хора по различно време, an обективна скала е необходима на учените и на другите, за да опишат точно „горещината“ и „студенината“ в цифрова скала. Тази скала, разбира се, е температура, най-често срещаните единици от които в световен мащаб са келвин (K), градуси по Целзий (° C) и градуси по Фаренхайт (° F).
Температура от своя страна не е измерване на "топлина", която има единици енергия и е преносимо количество във физическата наука. Температурата е мярка за средната кинетична енергия на молекулите в материята; движението на тези молекули генерира топлина. Ако все още сте объркани, не се притеснявайте. Просто се подгряваш!
Какво представлява топлината и откъде идва?
Топлина може да се разглежда като общото количество енергия, произтичащо от молекулярното движение на веществото. Топлината може да се разглежда като "течаща" от места, където има много, до места, където има относително малко, точно както тече водата надолу под въздействието на гравитацията и молекулите са склонни да се движат от зони с по-висока концентрация (плътност на частиците) към области с по-ниска концентрация.
Обикновено се дава топлина джаули (J), SI или международната система, единица енергия. Това е равно на 4.18 калории (cal), количеството топлина, необходимо за повишаване на температурата на 1 грам (1 g) вода (H2O) с 1 градус по Целзий (° C). („Калорията“ на етикетите на храните всъщност е килокалория (kcal) или 1000 кал.
Нагряващата материя кара частиците в нея да се ускорят; охлаждащата материя кара частиците да се забавят. В крайна сметка това води не само до повече (или по-малко) топлина и по-високи (или по-ниски) температури, но фазови промени, за които ще прочетете скоро.
Определения за движение на частиците
Температура е теоретично неограничено количество в горния край, но стойността му може да бъде не по-ниска от 0 К, което е равно на температура, известна като абсолютна нула. Отрицателните стойности са невъзможни, тъй като молекулите и атомите не могат да имат „отрицателно движение“. Те могат просто да спрат изобщо да вибрират и като следствие да не отделят топлина.
The средна кинетична енергия на молекули в проба, била тя твърда, течна или газова, се използва за определяне на температурата, тъй като тази стойност е стабилна при дадена температура.
Индивидуалната стойност на кинетичната енергия на дадена молекула ще варира във времето, особено при високи температури. Тъй като обикновено се оценяват милиони частици, средната стойност на тези енергийни стойности остава същата, ако експерименталните условия не са нарушени (т.е. за газ, налягане, обем и брой частици в проба).
Състояния на материя, топлина и температура
Държави или фази на материята съответстват на кинетичната енергия на молекулите в дадено вещество.
Материята в твърдо състояние има "по-студени молекули" от същото вещество, нагрято достатъчно, за да го разтопи или да го накара да стане течно. (Течността, която става твърда, защото се охлажда и губи топлина, се нарича замръзване.) Течността приема формата на контейнера си запазвайки обема си, така че молекулите могат да се плъзгат една по друга, но много малко могат да "избягат" в околната среда атмосфера.
Материята в газ или газообразен състоянието има най-високата си кинетична енергия и най-горещите частици във фазите си на съществуване. Отделни частици не са съседни и вместо това могат да отскачат една от друга и стените на контейнера, която газът лесно запълва, като частиците му са равномерно разпределени в контейнера, но все още в движение.
