Kõigil on tunne "kuuma" ja "külma" erinevusest, vähemalt suhtelises skaalas nagu temperatuur. Kui asetate toatemperatuuril letil istunud liitri vett tavapäraselt toimivasse külmkappi, muutub see külmemaks. Kui asetate selle kolmeks minutiks kõrgele seatud mikrolaineahju, muutub see soojemaks.
Kuna "kuum" ja "külm" on subjektiivsed terminid ja võivad tähendada erinevatele inimestele erinevatel aegadel erinevaid asju, an objektiivset skaalat on vaja, et teadlased ja teised saaksid "kuumust" ja "külmust" täpselt skaalal kirjeldada. See skaala on muidugi temperatuur, mille levinumad ühikud on kogu maailmas kelvin (K), Celsiuse kraadid (° C) ja Fahrenheiti kraadid (° F).
Temperatuur omakorda ei ole "soojuse" mõõtmine, millel on energiaühikud ja mis on füüsikateaduses ülekantav suurus. Temperatuur on aine molekulide keskmise kineetilise energia mõõt; nende molekulide liikumine tekitab soojust. Kui olete endiselt segaduses, siis pole muret. Teil on alles soojenemine!
Mis on soojus ja kust see tuleb?
Kuumus võib ette kujutada kui aine molekulaarsest liikumisest tulenevat energia üldkogust. Kuumust võib ette kujutada kui "voolavat" kohtadest, kus seda on palju, kohtadesse, kus seda on suhteliselt vähe, nii nagu vesi voolab allamäge raskusjõu mõjul ja molekulid kalduvad liikuma suurema kontsentratsiooniga (osakeste tihedus) aladelt madalama kontsentratsioon.
Soojus antakse tavaliselt sisse džaulid (J), SI või rahvusvaheline süsteem, energiaühik. See võrdub 4,18-ga kaloreid (cal), 1 grammi (1 g) vee (H2O) 1 Celsiuse kraadi (° C) võrra. (Toidumärgistel on "kalor" tegelikult kilokalor (kcal) ehk 1000 kalorit.
Kuumutusained põhjustavad selles aineosakeste kiirenemist; jahutav aine põhjustab osakeste aeglustumise. Lõpuks toob see kaasa mitte ainult suurema (või vähem) kuumuse ja kõrgema (või madalama) temperatuuri, vaid faasimuutused, millest saate varsti lugeda.
Osakeste liikumise definitsioonid
Temperatuur on teoreetiliselt piiramatu suurus kõige kõrgemas otsas, kuid selle väärtus ei tohi olla väiksem kui 0 K, mis võrdub absoluutse nullina tuntud temperatuuriga. Negatiivsed väärtused on võimatud, kuna molekulidel ja aatomitel ei saa olla "negatiivset liikumist". Nad saavad lihtsalt lõpetada vibreerimise täielikult ja selle tagajärjel soojust vabastada.
The keskmine kineetiline energia temperatuuri määramiseks kasutatakse proovis olevate molekulide, olgu see siis tahke, vedel või gaasiline, kuna see väärtus on antud temperatuuril stabiilne.
Antud molekuli kineetiline energia väärtus varieerub ajas, eriti kõrgel temperatuuril. Kuna tavaliselt hinnatakse miljoneid osakesi, jääb nende energiaväärtuste keskmine, kui - katsetingimused (nt gaasi, rõhu, mahu ja osakeste arvu korral) ei häiri proov).
Mateeria, soojus ja temperatuur
Osariikides või aine faasid vastavad ainete molekulide kineetilisele energiale.
Aine tahke olekus on "külmemad molekulid" kui samal ainel, mida on piisavalt kuumutatud, et see sulatada või vedelaks muutuda. (Vedelik muutub tahkeks, kuna see jahtub ja kaotab soojust, nimetatakse külmumiseks.) Vedelik võtab oma anuma kuju säilitades selle mahu, saavad molekulid üksteisest mööda libiseda, kuid väga vähesed saavad "põgeneda" ümbritsevasse keskkonda atmosfääri.
Aine gaas või gaasiline olekul on kõrgeim kineetiline energia ja eksisteerimise faasides "kuumimad" osakesed. Üksikud osakesed ei ole külgnevad ja võivad selle asemel üksteise ja anuma seinte küljest põrkuda, mida gaas täidab hõlpsalt, selle osakesed jaotuvad mahutis ühtlaselt, kuid on endiselt liikumises.