少なくとも気温のような相対的なスケールでは、誰もが「暑い」と「寒い」の違いを感じています。 室温でカウンターに置いていた1リットルの水を正常に機能している冷蔵庫に入れると、冷たくなります。 代わりに、高く設定された電子レンジに3分間入れると、暖かくなります。
「暑い」と「寒い」は主観的な用語であり、さまざまな時期にさまざまな人々にとってさまざまな意味を持つ可能性があるため、 科学者などが「暑さ」と「寒さ」を数値で正確に表現するには、客観的な尺度が必要です。 そのスケールはもちろん温度であり、その世界で最も一般的な単位はケルビン(K)、摂氏(°C)、華氏(°F)です。
温度 同様に、エネルギーの単位を持ち、物理科学で伝達可能な量である「熱」の測定値ではありません。 温度は、物質中の分子の平均運動エネルギーの尺度です。 これらの分子の動きは熱を発生させます。 それでも混乱している場合でも、心配はいりません。 ウォームアップ中です!
熱とは何ですか?それはどこから来るのですか?
熱 物質の分子運動から生じるエネルギーの総量として考えることができます。 熱は、水が流れるように、熱が多い場所から比較的少ない場所へ「流れる」と考えることができます。 重力と分子の影響下で下り坂は、高濃度(粒子密度)の領域から低濃度の領域に移動する傾向があります 濃度。
熱は通常で与えられます ジュール (J)、SI、または国際システム、エネルギーの単位。 これは4.18に等しい カロリー (cal)、1グラム(1 g)の水(H2O)摂氏1度(°C)。 (食品ラベルの「カロリー」は、実際にはキロカロリー(kcal)、つまり1,000カロリーです。
物質を加熱すると、その物質中の粒子が加速します。 冷却物質は粒子を減速させます。 最終的に、これはより多くの(またはより少ない)熱とより高い(またはより低い)温度につながるだけでなく、相変化にもつながります。これについては後で説明します。
粒子運動の定義
温度 は理論的には上限で無制限の量ですが、その値は0 K以上にする必要があります。これは、絶対零度と呼ばれる温度に相当します。 分子や原子は「負の動き」を持てないため、負の値は不可能です。 それらは単に完全に振動を停止し、結果として熱を解放することができません。
ザ・ 平均運動エネルギー この値は特定の温度で安定しているため、サンプル内の分子の量は、固体、液体、気体のいずれであっても、温度を確立するために使用されます。
特定の分子の個々の運動エネルギー値は、特に高温で時間とともに変化します。 通常、数百万の粒子が評価されているため、これらのエネルギー値の平均は、 実験条件は摂動されません(つまり、ガス、圧力、体積、および粒子の数について サンプル)。
物質の状態、熱および温度
州 または 物質の段階 物質内の分子の運動エネルギーに対応します。
の問題 固体 状態は、それを溶かす、またはそれを液体にするのに十分に加熱された同じ物質よりも「冷たい分子」を持っています。 (液体が冷えて熱を失うために固体になることを凍結と呼びます。)液体はその容器の形をとります その体積を維持しながら、分子は互いにすれ違うことができますが、周囲に「逃げる」ことができるのはごくわずかです。 雰囲気。
の問題 ガス または ガス状 状態は、その存在段階で最も高い運動エネルギーと「最も熱い」粒子を持っています。 個々の粒子は隣接しておらず、代わりに互いに跳ね返り、コンテナの壁に跳ね返ることがあります。 ガスは容易に充填され、その粒子はコンテナ全体に均一に分布しますが、まだ動いています。