ความแตกต่างระหว่างโมเลกุลร้อนและเย็น

ทุกคนมีความรู้สึกถึงความแตกต่างระหว่าง "ร้อน" และ "เย็น" อย่างน้อยก็ในระดับสัมพัทธ์เช่นอุณหภูมิ หากคุณใส่น้ำหนึ่งลิตรที่วางอยู่บนเคาน์เตอร์ที่อุณหภูมิห้องลงในตู้เย็นที่ใช้งานได้ปกติ ตู้เย็นจะเย็นลง หากคุณวางไว้ในเตาไมโครเวฟที่ตั้งไว้ที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลาสามนาที มันก็จะอุ่นขึ้น

เนื่องจากคำว่า "ร้อน" และ "เย็น" เป็นศัพท์เฉพาะบุคคล และอาจหมายถึงสิ่งที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละคนในเวลาที่ต่างกัน an นักวิทยาศาสตร์และคนอื่นๆ จำเป็นต้องใช้มาตราส่วนวัตถุประสงค์เพื่ออธิบาย "ความร้อนแรง" และ "ความเย็น" ในระดับตัวเลขได้อย่างแม่นยำ แน่นอนว่ามาตราส่วนนั้นเป็นอุณหภูมิ หน่วยทั่วไปทั่วโลกคือเคลวิน (K) องศาเซลเซียส (°C) และองศาฟาเรนไฮต์ (°F)

อุณหภูมิ ในทางกลับกันไม่ใช่การวัด "ความร้อน" ซึ่งมีหน่วยของพลังงานและเป็นปริมาณที่ถ่ายโอนได้ในวิทยาศาสตร์กายภาพ อุณหภูมิเป็นตัววัดพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลในสสาร การเคลื่อนที่ของโมเลกุลเหล่านี้ทำให้เกิดความร้อน หากคุณยังสับสน ไม่ต้องกังวล คุณเพิ่งจะอุ่นขึ้น!

ความร้อน สามารถจินตนาการได้ว่าเป็นปริมาณพลังงานทั้งหมดที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสาร ความร้อนสามารถจินตนาการได้ว่า "ไหล" จากสถานที่ที่มีจำนวนมากไปยังที่ที่ค่อนข้างน้อยเช่นเดียวกับการไหลของน้ำ ตกต่ำภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงและโมเลกุลมีแนวโน้มที่จะย้ายจากพื้นที่ที่มีความเข้มข้นสูงกว่า (ความหนาแน่นของอนุภาค) ไปยังพื้นที่ที่ต่ำกว่า ความเข้มข้น

ความร้อนมักจะได้รับใน จูลส์ (J) ระบบ SI หรือระบบสากล หน่วยของพลังงาน นี่เท่ากับ 4.18 แคลอรี่ (cal) ปริมาณความร้อนที่ต้องการทำให้อุณหภูมิของน้ำ 1 กรัม (1 กรัม) สูงขึ้น (H₂O) โดย 1 องศาเซลเซียส (°C) ("แคลอรี" บนฉลากอาหารจริง ๆ แล้วเป็น กิโลแคลอรี (kcal) หรือ 1,000 แคลอรี

ความร้อนทำให้อนุภาคในเรื่องนั้นเร็วขึ้น สารทำความเย็นทำให้อนุภาคช้าลง ในที่สุด สิ่งนี้ไม่เพียงนำไปสู่ความร้อน (หรือน้อยกว่า) และอุณหภูมิที่สูงขึ้น (หรือต่ำกว่า) เท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟส ซึ่งคุณจะได้อ่านเร็วๆ นี้

อุณหภูมิ เป็นปริมาณที่ไม่จำกัดในทางทฤษฎีที่ระดับไฮเอนด์ แต่ค่าของมันจะต้องไม่ต่ำกว่า 0 K ซึ่งเท่ากับอุณหภูมิที่เรียกว่าศูนย์สัมบูรณ์ ค่าลบเป็นไปไม่ได้เพราะโมเลกุลและอะตอมไม่สามารถมี "การเคลื่อนไหวเชิงลบ" พวกเขาสามารถหยุดการสั่นโดยสิ้นเชิงและไม่ปล่อยความร้อนอันเป็นผลตามมา

พลังงานจลน์เฉลี่ย ของโมเลกุลในตัวอย่าง ไม่ว่าจะเป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ ถูกใช้เพื่อสร้างอุณหภูมิเนื่องจากค่านี้คงที่ที่อุณหภูมิที่กำหนด

ค่าพลังงานจลน์แต่ละตัวของโมเลกุลที่กำหนดจะแปรผันตามเวลา โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูง เนื่องจากโดยปกติแล้วจะมีการประเมินอนุภาคนับล้าน ค่าเฉลี่ยของค่าพลังงานเหล่านี้จึงยังคงเท่าเดิมถ้า เงื่อนไขการทดลองไม่ถูกรบกวน (เช่น สำหรับก๊าซ ความดัน ปริมาตร และจำนวนของอนุภาคใน ตัวอย่าง).

รัฐ หรือ ขั้นตอนของเรื่อง สอดคล้องกับพลังงานจลน์ของโมเลกุลในสาร

เรื่องใน แข็ง สถานะมี "โมเลกุลที่เย็นกว่า" กว่าสารชนิดเดียวกันที่ถูกให้ความร้อนเพียงพอที่จะละลายหรือทำให้กลายเป็นของเหลว (ของเหลวกลายเป็นของแข็งเพราะเย็นตัวและสูญเสียความร้อนเรียกว่าการเยือกแข็ง) ของเหลวถือว่ารูปร่างของภาชนะ ในขณะที่รักษาปริมาตรของมันไว้ ดังนั้นโมเลกุลจึงสามารถเลื่อนผ่านกันและกันได้ แต่มีเพียงไม่กี่คนที่สามารถ "หลบหนี" ไปสู่บรรยากาศโดยรอบได้ บรรยากาศ.

เรื่องใน แก๊ส หรือ ก๊าซ รัฐมีพลังงานจลน์สูงสุดและมีอนุภาคที่ "ร้อนแรงที่สุด" ในระยะการดำรงอยู่ อนุภาคแต่ละตัวจะไม่ติดกันและสามารถกระเด้งออกจากกันและผนังของภาชนะแทน ซึ่งก๊าซสามารถเติมได้โดยง่าย โดยมีอนุภาคกระจายไปทั่วภาชนะอย่างสม่ำเสมอแต่ยังคงเคลื่อนที่อยู่