Jokaisella on tunne ero "kuuman" ja "kylmän" välillä ainakin suhteellisessa mittakaavassa, kuten lämpötilassa. Jos laitat litran vettä, joka on istunut tiskillä huoneenlämmössä, normaalisti toimivaan jääkaappiin, se jäähtyy. Jos laitat sen sijaan korkealle asetettuun mikroaaltouuniin kolmeen minuuttiin, se lämpenee.
Koska "kuuma" ja "kylmä" ovat subjektiivisia termejä ja voivat tarkoittaa eri asioita eri ihmisille eri aikoina, Objektiivinen asteikko tarvitaan tutkijoiden ja muiden kuvaamaan tarkasti "kuumuutta" ja "kylmyyttä" numeerisella asteikolla. Tämä asteikko on tietysti lämpötila, jonka yleisimmät yksiköt maailmanlaajuisesti ovat kelvin (K), Celsius-aste (° C) ja Fahrenheit-aste (° F).
Lämpötila puolestaan ei ole mitata "lämpöä", jolla on energiayksiköitä ja joka on siirrettävä määrä fysiikassa. Lämpötila on aineen molekyylien keskimääräisen kineettisen energian mitta; näiden molekyylien liike tuottaa lämpöä. Jos olet edelleen hämmentynyt, ei hätää. Sinua vain lämmitetään!
Mikä on lämpö ja mistä se tulee?
Lämpö voidaan kuvitella aineen molekyyliliikkeestä johtuvana kokonaisenergiamääränä. Lämpö voidaan kuvitella "virtaavaksi" paikoista, joissa sitä on paljon, paikkoihin, joissa sitä on suhteellisen vähän, aivan kuten vesi virtaa alamäkeen painovoiman ja molekyylien vaikutuksesta liikkuvat yleensä korkeamman pitoisuuden (hiukkastiheys) alueilta pitoisuus.
Lämpö annetaan yleensä joulea (J), SI tai kansainvälinen järjestelmä, energiayksikkö. Tämä on yhtä suuri kuin 4,18 kaloreita (cal), lämmön määrä, joka tarvitaan 1 gramman (1 g) veden (H2O) 1 celsiusasteella (° C). ("Kalori" elintarvikemerkinnöissä on itse asiassa kilokaloria (kcal) eli 1 000 kaloria.
Lämpöaine saa hiukkaset kiihtymään; jäähdytysaine aiheuttaa hiukkasten hidastumisen. Lopulta tämä johtaa paitsi enemmän (tai vähemmän) lämpöön ja korkeampiin (tai matalampiin) lämpötiloihin, myös vaihemuutoksiin, joista luet pian.
Hiukkasten liikkeen määritelmät
Lämpötila on teoreettisesti rajaton määrä yläpäässä, mutta sen arvo ei voi olla pienempi kuin 0 K, mikä on yhtä suuri kuin absoluuttisena nollana tunnettu lämpötila. Negatiiviset arvot ovat mahdottomia, koska molekyyleillä ja atomilla ei voi olla "negatiivista liikettä". Ne voivat vain lopettaa värähtelyn kokonaan ja vapauttaa sen seurauksena lämpöä.
keskimääräinen kineettinen energia näytteessä olevien molekyylien, olipa kyseessä kiinteät aineet, nesteet tai kaasut, lämpötilan määrittämiseen käytetään, koska tämä arvo on vakaa tietyssä lämpötilassa.
Tietyn molekyylin kineettinen energia-arvo vaihtelee ajan myötä, erityisesti korkeissa lämpötiloissa. Koska tyypillisesti arvioidaan miljoonia hiukkasia, näiden energia-arvojen keskiarvo pysyy samana, jos Koeolosuhteet eivät ole häiriintyneitä (ts. kaasulle, paineelle, tilavuudelle ja hiukkasten määrälle näyte).
Aineen, lämmön ja lämpötilan tilat
Osavaltiot tai aineen vaiheet vastaavat aineen molekyylien kineettistä energiaa.
Aineessa kiinteä tilassa on "kylmempiä molekyylejä" kuin sama aine, jota on riittävästi kuumennettu sulattamaan tai saamaan se nestemäiseksi. (Nesteestä tulee kiinteää, koska se jäähtyy ja menettää lämpöä, kutsutaan jäätymiseksi.) Neste saa säiliönsä muodon säilyttäen tilavuutensa, joten molekyylit voivat liukua toistensa ohitse, mutta hyvin harvat voivat "paeta" ympäristöön ilmapiiri.
Aineessa kaasu tai kaasumainen tilassa on suurin kineettinen energia ja "kuumimmat" hiukkaset olemassaolovaiheissaan. Yksittäiset hiukkaset eivät ole vierekkäisiä, vaan ne voivat toipua toisistaan ja astian seinämistä, jonka kaasu täyttää helposti, ja sen hiukkaset jakautuvat tasaisesti koko säiliöön, mutta ovat edelleen liikkeessä.