Alle har en følelse av forskjellen mellom "varm" og "kald", i det minste på en relativ skala som temperatur. Hvis du putter en liter vann som har sittet på benken ved romtemperatur i et normalt fungerende kjøleskap, blir det kaldere. Hvis du i stedet plasserer den i en mikrobølgeovn som er satt til høy i tre minutter, blir den varmere.
Fordi "varmt" og "kaldt" er subjektive begreper, og kan bety forskjellige ting for forskjellige mennesker på forskjellige tidspunkter, en objektiv skala er nødvendig for forskere og andre for å nøyaktig beskrive "hotness" og "cold" på en numerisk skala. Den skalaen er selvfølgelig temperatur, de vanligste enhetene over hele verden er kelvin (K), grader Celsius (° C) og grader Fahrenheit (° F).
Temperatur i sin tur er ikke en måling av "varme", som har enheter av energi og er en overførbar mengde i fysikk. Temperatur er et mål på den gjennomsnittlige kinetiske energien til molekyler i materie; bevegelsen av disse molekylene genererer varme. Hvis du fortsatt er forvirret, ingen bekymringer. Du blir bare oppvarmet!
Hva er varme og hvor kommer det fra?
Varme kan tenkes som den totale energimengden som skyldes molekylær bevegelse av et stoff. Varme kan tenkes å "strømme" fra steder der det er mye til steder der det er relativt lite, akkurat som vann renner nedoverbakke under påvirkning av tyngdekraften og molekyler har en tendens til å bevege seg fra områder med høyere konsentrasjon (partikkeltetthet) til områder med lavere konsentrasjon.
Det gis vanligvis varme joules (J), SI, eller internasjonalt system, energienhet. Dette er lik 4.18 kalorier (cal), den mengden varme som kreves for å øke temperaturen på 1 gram (1 g) vann (H2O) med 1 grad Celsius (° C). ("Kalori" på matetiketter er faktisk en kilokalori (kcal), eller 1000 kal.
Oppvarmingsmateriale får partikler i den saken til å øke hastigheten; kjølevæske får partiklene til å bremse. Til slutt fører dette ikke bare til mer (eller mindre) varme og høyere (eller lavere) temperaturer, men faseendringer, som du vil lese om snart.
Partikkelbevegelsesdefinisjoner
Temperatur er en teoretisk ubegrenset mengde i den høye enden, men verdien kan ikke være lavere enn 0 K, som er lik en temperatur kjent som absolutt null. Negative verdier er umulige fordi molekyler og atomer ikke kan ha "negativ bevegelse." De kan bare slutte å vibrere helt og frigjøre ingen varme som en konsekvens.
De gjennomsnittlig kinetisk energi av molekyler i en prøve, det være seg fast, væske eller gass, brukes til å bestemme temperaturen fordi denne verdien er stabil ved en gitt temperatur.
Den individuelle kinetiske energiværdien til et gitt molekyl vil variere over tid, spesielt ved høye temperaturer. Siden millioner av partikler vanligvis blir vurdert, forblir gjennomsnittet av disse energiverdiene det samme hvis eksperimentelle forhold forstyrres ikke (dvs. for gass, trykk, volum og antall partikler i prøve).
State of Matter, Heat and Temperature
Stater eller faser av materie tilsvarer den kinetiske energien til molekylene i et stoff.
Saken i fast tilstand har "kaldere molekyler" enn det samme stoffet oppvarmet tilstrekkelig til å smelte det, eller få det til å bli flytende. (Væske blir fast fordi den avkjøles og mister varme kalles frysing.) Væske antar formen på beholderen samtidig som volumet opprettholdes, slik at molekyler kan gli forbi hverandre, men svært få kan "rømme" ut i omgivelsene stemning.
Saken i gass eller gassformig tilstanden har sin høyeste kinetiske energi og de "hotteste" partiklene i sine faser av eksistens. Individuelle partikler er ikke sammenhengende og kan i stedet sprette av hverandre og veggene i beholderen, som en gass lett fylles med partiklene jevnt fordelt i beholderen, men fortsatt i bevegelse.