Mindenkinek érzékelhető a különbség a "meleg" és a "hideg" között, legalábbis olyan relatív skálán, mint a hőmérséklet. Ha egy liter vizet, amely szobahőmérsékleten a pulton ült, egy normálisan működő hűtőszekrénybe tette, az hidegebbé válik. Ha ehelyett három percre magasra állított mikrohullámú sütőbe helyezi, melegebb lesz.
Mivel a "meleg" és a "hideg" szubjektív kifejezések, és különböző dolgokat jelenthetnek különböző embereknek különböző időpontokban, an objektív skálára van szükség ahhoz, hogy a tudósok és mások pontosan leírják a "forróságot" és a "hidegséget" numerikus skálán. Ez a skála természetesen a hőmérséklet, amelynek leggyakoribb egységei világszerte a kelvin (K), a Celsius-fok (° C) és a Fahrenheit-fok (° F).
Hőfok viszont nem a "hő" mérése, amelynek energiaegységei vannak, és amely a fizikai tudományban átvihető mennyiség. A hőmérséklet az anyag molekuláinak átlagos mozgási energiájának mértéke; e molekulák mozgása hőt generál. Ha még mindig zavarodott, ne aggódjon. Csak felmelegedsz!
Mi a hő és honnan származik?
Hő az anyag molekuláris mozgásából származó teljes energiamennyiségként képzelhető el. A hőt úgy lehet elképzelni, hogy "áramlik" olyan helyekről, ahol sok van, olyan helyekre, ahol viszonylag kevés van, ahogy a víz is áramlik lefelé a gravitáció és a molekulák hatására a nagyobb koncentrációjú (részecske-sűrűségű) területekről az alacsonyabb koncentráció.
A meleget általában ben adják meg joule (J), az SI vagy a nemzetközi rendszer energiaegysége. Ez megegyezik 4,18-mal kalória (cal), az a hőmennyiség, amely szükséges 1 gramm (1 g) víz (H2O) 1 Celsius-fokkal (° C). (Az élelmiszer-címkéken szereplő "kalória" valójában kilokalória (kcal), vagy 1000 kalória.
A fűtőanyag felgyorsítja a részecskéket; a hűtőanyag miatt a részecskék lelassulnak. Végül ez nemcsak magasabb (vagy kevesebb) hőhöz és magasabb (vagy alacsonyabb) hőmérséklethez vezet, hanem fázisváltozásokhoz is vezet, amelyekről rövidesen olvashat.
A részecske mozgásának meghatározása
Hőfok elméletileg korlátlan mennyiség a csúcson, de értéke nem lehet alacsonyabb, mint 0 K, amely megegyezik az abszolút nulla néven ismert hőmérséklettel. A negatív értékek lehetetlenek, mivel a molekulák és atomok nem képesek "negatív mozgásra". Csupán abbahagyhatják a vibrálást, és ennek következtében nem szabadíthatnak fel hőt.
A átlagos kinetikus energia a mintában lévő molekulák - legyen az szilárd, folyékony vagy gáz - felhasználásával a hőmérsékletet meghatározzuk, mivel ez az érték adott hőmérsékleten stabil.
Egy adott molekula egyedi kinetikai energiaértéke az idő függvényében változik, különösen magas hőmérsékleten. Mivel tipikusan részecskék millióit értékelik, ezen energiaértékek átlaga változatlan marad, ha A kísérleti körülmények (pl. gáz, nyomás, térfogat és részecskék száma) nem zavarják minta).
Anyag, hő és hőmérséklet állapota
Államok vagy az anyag fázisai megfelelnek az anyag molekuláinak kinetikus energiájának.
Az anyag a szilárd állapotának "hidegebb molekulái" vannak, mint ugyanazon anyagnak, amelyet elég melegítenek ahhoz, hogy megolvadjon, vagy folyékonysá váljon. (Fagyásnak nevezzük a folyadék szilárdtá válását, mert hűl és elveszíti a hőt.) miközben megtartja térfogatát, így a molekulák elcsúszhatnak egymás mellett, de nagyon kevesen tudnak "elszökni" a környezetbe légkör.
Az anyag a gáz vagy gáznemű az állapot a legnagyobb kinetikus energiával rendelkezik, és a "legforróbb" részecskék létezési fázisaiban vannak. Az egyes részecskék nem kapcsolódnak egymáshoz, ehelyett lepattanhatnak egymásról és a tartály faláról, amelyet egy gáz könnyen kitölt, részecskéivel egyenletesen oszlik el a tartályban, de még mindig mozgásban van.