Každý má pocit rozdílu mezi „horkým“ a „studeným“, alespoň v relativním měřítku, jako je teplota. Pokud dáte litr vody, která seděla na pultu při pokojové teplotě, do normálně fungující chladničky, bude chladnější. Pokud jej místo toho umístíte na tři minuty do mikrovlnné trouby nastavené na vysokou teplotu, bude teplejší.
Protože „horké“ a „studené“ jsou subjektivní pojmy a mohou pro různé lidi v různých dobách znamenat různé věci, an aby vědci a ostatní mohli přesně popsat „horkost“ a „chlad“ na numerické stupnici, je zapotřebí objektivní škála. Tato stupnice je samozřejmě teplota, jejíž nejběžnější jednotkou na celém světě jsou kelvin (K), stupně Celsia (° C) a stupně Fahrenheita (° F).
Teplota zase není měření „tepla“, které má jednotky energie a ve fyzice je přenositelnou veličinou. Teplota je měřítkem průměrné kinetické energie molekul v hmotě; pohyb těchto molekul generuje teplo. Pokud jste stále zmatení, nemusíte mít obavy. Právě se zahříváte!
Co je teplo a odkud pochází?
Teplo lze představit jako celkové množství energie vyplývající z molekulárního pohybu látky. Teplo lze představit jako „proudící“ z míst, kde je ho hodně, do míst, kde je ho relativně málo, stejně jako voda teče z kopce pod vlivem gravitace a molekuly mají tendenci se pohybovat z oblastí s vyšší koncentrací (hustota částic) do oblastí s nižší koncentrace.
Teplo se obvykle dodává joulů (J), SI nebo mezinárodní systém, jednotka energie. To se rovná 4,18 kalorií (cal), množství tepla potřebné ke zvýšení teploty o 1 gram (1 g) vody (H2O) o 1 stupeň Celsia (° C). („Kalorie“ na etiketách potravin je ve skutečnosti kilokalorie (kcal) nebo 1 000 kal.
Zahřívací hmota způsobí, že se částice v této hmotě zrychlí; chladící hmota způsobí zpomalení částic. To nakonec vede nejen k většímu (nebo menšímu) zahřátí a vyšším (nebo nižším) teplotám, ale ik fázovým změnám, o kterých se dočtete brzy.
Definice pohybu částic
Teplota je teoreticky neomezené množství na horním konci, ale jeho hodnota nesmí být nižší než 0 K, což se rovná teplotě známé jako absolutní nula. Záporné hodnoty jsou nemožné, protože molekuly a atomy nemohou mít „negativní pohyb“. Mohou úplně přestat vibrovat a v důsledku toho neuvolňovat žádné teplo.
The průměrná kinetická energie molekul ve vzorku, ať už je to pevný, kapalný nebo plynný, se používá ke stanovení teploty, protože tato hodnota je stabilní při dané teplotě.
Hodnota individuální kinetické energie dané molekuly se bude v průběhu času měnit, zejména při vysokých teplotách. Jelikož se obvykle hodnotí miliony částic, průměr těchto energetických hodnot zůstává stejný, pokud experimentální podmínky nejsou narušeny (tj. pro plyn, tlak, objem a počet částic v vzorek).
Stavy hmoty, tepla a teploty
Státy nebo fáze hmoty odpovídají kinetické energii molekul v látce.
Záležitost v pevný stát má „chladnější molekuly“ než stejná látka dostatečně zahřátá, aby se roztavila nebo aby se stala kapalnou. (Kapalina, která ztuhne, protože ochlazuje a ztrácí teplo, se nazývá mrznutí.) Kapalina má tvar nádoby při zachování svého objemu, takže molekuly mohou klouzat kolem sebe, ale jen velmi málo z nich může „uniknout“ do okolí atmosféra.
Záležitost v plyn nebo plynný stát má nejvyšší kinetickou energii a „nejžhavější“ částice ve svých fázích existence. Jednotlivé částice nesousedí a mohou se místo toho odrazit od sebe i od stěn nádoby, který plyn snadno plní a jeho částice jsou rovnoměrně rozloženy po celé nádobě, ale stále v pohybu.