Alla har en känsla av skillnaden mellan "het" och "kall", åtminstone i en relativ skala som temperatur. Om du lägger en liter vatten som har satt på disken vid rumstemperatur i ett normalt fungerande kylskåp blir det kallare. Om du istället placerar den i en mikrovågsugn inställd på hög i tre minuter blir den varmare.
Eftersom "hett" och "kallt" är subjektiva termer och kan betyda olika saker för olika människor vid olika tidpunkter, en objektiv skala krävs för forskare och andra för att exakt beskriva "hethet" och "kyla" i numerisk skala. Den skalan är naturligtvis temperatur, varav de vanligaste enheterna över hela världen är kelvin (K), grader Celsius (° C) och grader Fahrenheit (° F).
Temperatur i sin tur är inte ett mått på "värme", som har enheter av energi och är en överförbar mängd inom fysikalisk vetenskap. Temperatur är ett mått på den genomsnittliga kinetiska energin för molekyler i materia; rörelsen av dessa molekyler genererar värme. Om du fortfarande är förvirrad, inga bekymmer. Du blir bara uppvärmd!
Vad är värme och varifrån kommer det?
Värme kan föreställas som den totala mängden energi som härrör från ett ämnes molekylära rörelse. Värme kan ses som "flödande" från platser där det finns mycket till ställen där det är relativt lite, precis som vatten rinner nedförsbacke under påverkan av gravitation och molekyler tenderar att flytta från områden med högre koncentration (partikeldensitet) till områden med lägre koncentration.
Värme ges vanligtvis in joules (J), SI, eller det internationella systemet, energienhet. Detta är lika med 4,18 kalorier (cal), den mängd värme som krävs för att höja temperaturen på 1 gram (1 g) vatten (H2O) med 1 grad Celsius (° C). ("Kalorin" på livsmedelsetiketter är faktiskt en kilokalori (kcal) eller 1000 kal.
Uppvärmning orsakar partiklar i den materien att påskynda; kylmaterial får partiklarna att sakta ner. Så småningom leder detta inte bara till mer (eller mindre) värme och högre (eller lägre) temperaturer, utan fasförändringar, som du kommer att läsa om inom kort.
Definitioner av partikelrörelser
Temperatur är en teoretiskt gränslös kvantitet i den höga änden, men dess värde kan inte vara lägre än 0 K, vilket är lika med en temperatur som kallas absolut noll. Negativa värden är omöjliga eftersom molekyler och atomer inte kan ha "negativ rörelse". De kan bara sluta vibrera helt och släppa ut någon värme som en följd.
De genomsnittlig kinetisk energi av molekyler i ett prov, vare sig det är fast, flytande eller gas, används för att fastställa temperatur eftersom detta värde är stabilt vid en given temperatur.
Det individuella kinetiska energivärdet för en given molekyl varierar över tiden, särskilt vid höga temperaturer. Eftersom miljontals partiklar vanligtvis bedöms förblir medelvärdet av dessa energivärden detsamma om experimentella förhållanden störs inte (dvs för gas, tryck, volym och antalet partiklar i prov).
Tillstånd av materia, värme och temperatur
stater eller materiens faser motsvarar den kinetiska energin hos molekylerna i ett ämne.
Materie i fast tillståndet har "kallare molekyler" än samma ämne som värms upp tillräckligt för att smälta det eller få det att bli flytande. (Vätska blir fast eftersom den svalnar och tappar värme kallas frysning.) Vätska antar formen på behållaren samtidigt som dess volym bibehålls så att molekyler kan glida förbi varandra, men väldigt få kan "fly" ut i omgivningen atmosfär.
Materie i gas eller gasformig tillstånd har sin högsta kinetiska energi och de "hetaste" partiklarna i dess faser av existens. Enskilda partiklar är inte angränsande och kan istället studsa av varandra och behållarens väggar, som en gas lätt fylls med sina partiklar jämnt fördelade genom behållaren men fortfarande i rörelse.
