Ο καθένας έχει την αίσθηση της διαφοράς μεταξύ "ζεστού" και "κρύου", τουλάχιστον σε σχετική κλίμακα όπως η θερμοκρασία. Εάν βάλετε ένα λίτρο νερού που έχει καθίσει στον πάγκο σε θερμοκρασία δωματίου σε ένα ψυγείο που λειτουργεί κανονικά, θα γίνει πιο κρύο. Αν το τοποθετήσετε σε φούρνο μικροκυμάτων σε υψηλό για τρία λεπτά, θα γίνει πιο ζεστό.
Επειδή το "ζεστό" και το "κρύο" είναι υποκειμενικοί όροι, και μπορούν να σημαίνουν διαφορετικά πράγματα για διαφορετικούς ανθρώπους σε διαφορετικές στιγμές, ένα Απαιτείται αντικειμενική κλίμακα για τους επιστήμονες και άλλους για να περιγράψουν με ακρίβεια το «ζεστό» και το «κρύο» σε αριθμητική κλίμακα. Αυτή η κλίμακα είναι φυσικά θερμοκρασία, οι πιο κοινές μονάδες των οποίων παγκοσμίως είναι kelvin (K), βαθμοί Κελσίου (° C) και βαθμοί Fahrenheit (° F).
Θερμοκρασία με τη σειρά του δεν είναι μια μέτρηση της "θερμότητας", η οποία έχει μονάδες ενέργειας και είναι μια μεταβιβάσιμη ποσότητα στη φυσική επιστήμη. Η θερμοκρασία είναι ένα μέτρο της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων στην ύλη. η κίνηση αυτών των μορίων παράγει θερμότητα. Εάν εξακολουθείτε να είστε μπερδεμένοι, μην ανησυχείτε. Απλά ζεσταίνεις!
Τι είναι η θερμότητα και από πού προέρχεται;
Θερμότητα μπορεί να θεωρηθεί ως η συνολική ποσότητα ενέργειας που προκύπτει από τη μοριακή κίνηση μιας ουσίας. Η θερμότητα μπορεί να θεωρηθεί ως "ρέει" από μέρη όπου υπάρχουν πολλά σε μέρη όπου υπάρχει σχετικά μικρή, όπως ρέει το νερό προς τα κάτω υπό την επίδραση της βαρύτητας και τα μόρια τείνουν να μετακινούνται από περιοχές υψηλότερης συγκέντρωσης (πυκνότητα σωματιδίων) σε περιοχές χαμηλότερης συγκέντρωση.
Η θερμότητα συνήθως δίνεται joules (J), το SI, ή το διεθνές σύστημα, μονάδα ενέργειας. Αυτό είναι ίσο με 4,18 θερμίδες (θερμ.), η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 γραμμαρίου (1 γραμ.) νερού (Η2O) κατά 1 βαθμό Κελσίου (° C). (Η "θερμίδα" στις ετικέτες τροφίμων είναι στην πραγματικότητα μια κιλοκαλλιέργεια (kcal) ή 1.000 θερμίδες.
Η ύλη θέρμανσης προκαλεί επιτάχυνση σωματιδίων σε αυτήν την ύλη Η ψυκτική ύλη αναγκάζει τα σωματίδια να επιβραδυνθούν. Τελικά, αυτό οδηγεί όχι μόνο σε περισσότερες (ή λιγότερες) θερμότητα και υψηλότερες (ή χαμηλότερες) θερμοκρασίες, αλλά και αλλαγές φάσης, για τις οποίες θα διαβάσετε σύντομα.
Ορισμοί κίνησης σωματιδίων
Θερμοκρασία είναι μια θεωρητικά απεριόριστη ποσότητα στο υψηλό άκρο, αλλά η τιμή της δεν μπορεί να είναι μικρότερη από 0 K, η οποία είναι ίση με μια θερμοκρασία γνωστή ως απόλυτο μηδέν. Οι αρνητικές τιμές είναι αδύνατες επειδή τα μόρια και τα άτομα δεν μπορούν να έχουν «αρνητική κίνηση». Μπορούν απλώς να σταματήσουν να δονούνται εντελώς και να μην ελευθερώσουν θερμότητα ως συνέπεια.
ο μέση κινητική ενέργεια των μορίων σε ένα δείγμα, είτε είναι στερεό, υγρό είτε αέριο, χρησιμοποιείται για τον καθορισμό της θερμοκρασίας επειδή αυτή η τιμή είναι σταθερή σε μια δεδομένη θερμοκρασία.
Η ατομική τιμή κινητικής ενέργειας ενός δεδομένου μορίου θα ποικίλλει με την πάροδο του χρόνου, ειδικά σε υψηλές θερμοκρασίες. Δεδομένου ότι συνήθως εκτιμώνται εκατομμύρια σωματίδια, ο μέσος όρος αυτών των ενεργειακών τιμών παραμένει ο ίδιος εάν οι πειραματικές συνθήκες δεν είναι διαταραγμένες (δηλ. για ένα αέριο, πίεση, όγκο και τον αριθμό των σωματιδίων στο δείγμα).
Καταστάσεις ύλης, θερμότητας και θερμοκρασίας
Κράτη ή φάσεις της ύλης αντιστοιχούν στην κινητική ενέργεια των μορίων μιας ουσίας.
Θέμα στο στερεός κατάσταση έχει "ψυχρότερα μόρια" από την ίδια ουσία που θερμαίνεται επαρκώς για να το λιώσει, ή να το κάνει να γίνει υγρό. (Το υγρό γίνεται στερεό επειδή κρυώνει και χάνει θερμότητα ονομάζεται κατάψυξη.) Το υγρό αναλαμβάνει το σχήμα του δοχείου του διατηρώντας παράλληλα τον όγκο του, έτσι ώστε τα μόρια να μπορούν να περάσουν το ένα στο άλλο, αλλά πολύ λίγα μπορούν να "διαφύγουν" στο περιβάλλον ατμόσφαιρα.
Θέμα στο αέριο ή αεριώδης Το κράτος έχει την υψηλότερη κινητική του ενέργεια και τα «πιο καυτά» σωματίδια στις φάσεις ύπαρξής του. Τα μεμονωμένα σωματίδια δεν είναι συνεχόμενα και αντ 'αυτού μπορούν να αναπηδούν μεταξύ τους και τα τοιχώματα του δοχείου, το οποίο ένα αέριο γεμίζει εύκολα, με τα σωματίδια του κατανεμημένα ομοιόμορφα σε ολόκληρο το δοχείο αλλά σε κίνηση.